Metal-oxid-halvleder-felteffekttransistoren (MOSFET, MOS-FET eller MOS FET) er en type felteffekttransistor (FET), som oftest fremstilles ved kontrolleret oxidation af silicium. Den har en isoleret port, hvis spænding bestemmer enhedens ledningsevne.
Dens hovedtræk er, at der er et siliciumdioxid-isoleringslag mellem metalporten og kanalen, så den har en høj inputmodstand (op til 1015Ω). Det er også opdelt i N-kanal rør og P-kanal rør. Normalt er substratet (substratet) og kilden S forbundet med hinanden.
I henhold til forskellige ledningstilstande er MOSFET'er opdelt i forbedringstype og udtømningstype.
Den såkaldte forbedringstype betyder: når VGS=0 er røret i afskæringstilstand. Efter tilføjelse af den korrekte VGS bliver de fleste bærere tiltrukket af porten, hvilket "forstærker" bærerne i dette område og danner en ledende kanal. .
Udtømningstilstanden betyder, at når VGS=0, dannes en kanal. Når den korrekte VGS er tilføjet, kan de fleste bærere strømme ud af kanalen og dermed "udtømme" bærerne og slukke for røret.
Skelne årsagen: JFETs indgangsmodstand er mere end 100MΩ, og transkonduktansen er meget høj, når porten ledes, er det indendørs rummagnetiske felt meget let at detektere arbejdsspændingsdatasignalet på porten, så rørledningen har en tendens til at være op til, eller har tendens til at være on-off. Hvis kroppens induktionsspænding straks tilføjes til porten, fordi den elektromagnetiske nøgleinterferens er stærk, vil ovenstående situation være mere signifikant. Hvis målerenålen afbøjes skarpt til venstre, betyder det, at rørledningen har en tendens til at være op til, drain-source-modstanden RDS udvider sig, og mængden af drain-source-strøm reducerer IDS. Omvendt bøjer målernålen skarpt til højre, hvilket indikerer, at rørledningen har tendens til at være on-off, RDS går ned, og IDS går op. Den nøjagtige retning, som målerenålen afbøjes i, bør dog afhænge af de positive og negative poler af den inducerede spænding (arbejdsspænding i positiv retning eller arbejdsspænding i omvendt retning) og rørledningens midtpunkt.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Tager man N-kanalen som eksempel, er den lavet på et P-type siliciumsubstrat med to stærkt doterede kildediffusionsområder N+ og drændiffusionsområder N+, og derefter ledes kildeelektroden S og drænelektroden D ud. Kilden og substratet er internt forbundet, og de bevarer altid det samme potentiale. Når afløbet er forbundet til strømforsyningens positive terminal og kilden er forbundet til strømforsyningens negative terminal og VGS=0, er kanalstrømmen (dvs. afløbsstrømmen) ID=0. Efterhånden som VGS gradvist øges, tiltrukket af den positive gate-spænding, induceres negativt ladede minoritetsbærere mellem de to diffusionsområder, der danner en N-type kanal fra dræn til kilde. Når VGS er større end tændspændingen VTN for røret (generelt omkring +2V), begynder N-kanalrøret at lede og danne en drænstrøm-ID.
VMOSFET (VMOSFET), dens fulde navn er V-groove MOSFET. Det er en nyudviklet højeffektiv strømskifteenhed efter MOSFET. Den arver ikke kun MOSFET's høje indgangsimpedans (≥108W), men også den lille drivstrøm (ca. 0,1μA). Den har også fremragende egenskaber såsom høj modstå spænding (op til 1200V), stor driftsstrøm (1,5A ~ 100A), høj udgangseffekt (1 ~ 250W), god transkonduktans linearitet og hurtig omskiftningshastighed. Netop fordi den kombinerer fordelene ved vakuumrør og effekttransistorer, bliver den meget brugt i spændingsforstærkere (spændingsforstærkning kan nå tusindvis af gange), effektforstærkere, skiftende strømforsyninger og invertere.
Som vi alle ved, er gate, source og drain på en traditionel MOSFET nogenlunde på det samme vandrette plan på chippen, og dens driftsstrøm flyder grundlæggende i vandret retning. VMOS-røret er anderledes. Den har to store strukturelle træk: For det første har metalporten en V-formet rillestruktur; for det andet har den lodret ledningsevne. Da drænet trækkes fra bagsiden af chippen, flyder ID'en ikke vandret langs chippen, men starter fra det stærkt dopede N+ område (kilde S) og strømmer ind i det let dopede N-driftsområde gennem P-kanalen. Til sidst når den lodret nedad for at dræne D. Fordi strømningstværsnitsarealet øges, kan store strømme passere igennem. Da der er et siliciumdioxid-isoleringslag mellem gate og chippen, er det stadig en isoleret gate MOSFET.
Fordele ved brug:
MOSFET er et spændingsstyret element, mens transistor er et strømstyret element.
MOSFET'er bør bruges, når kun en lille mængde strøm må trækkes fra signalkilden; transistorer bør anvendes, når signalspændingen er lav, og der må trækkes mere strøm fra signalkilden. MOSFET bruger majoritetsbærere til at lede elektricitet, så det kaldes en unipolær enhed, mens transistorer bruger både majoritetsbærere og minoritetsbærere til at lede elektricitet, så det kaldes en bipolær enhed.
Kilden og afløbet af nogle MOSFET'er kan bruges i flæng, og gatespændingen kan være positiv eller negativ, hvilket gør dem mere fleksible end trioder.
MOSFET kan fungere under meget lille strøm og meget lav spænding, og dens fremstillingsproces kan nemt integrere mange MOSFET'er på en siliciumchip. Derfor er MOSFET blevet meget brugt i integrerede kredsløb i stor skala.
Olueky SOT-23N MOSFET
De respektive applikationskarakteristika for MOSFET og transistor
1. Kilden s, gate g og drain d af MOSFET svarer til henholdsvis transistorens emitter e, base b og kollektor c. Deres funktioner ligner hinanden.
2. MOSFET er en spændingsstyret strømenhed, iD styres af vGS, og dens forstærkningskoefficient gm er generelt lille, så MOSFET's forstærkningsevne er dårlig; transistoren er en strømstyret strømenhed, og iC styres af iB (eller iE).
3. MOSFET-porten trækker næsten ingen strøm (ig»0); mens bunden af transistoren altid trækker en vis strøm, når transistoren arbejder. Derfor er gate-indgangsmodstanden for MOSFET'en højere end indgangsmodstanden for transistoren.
4. MOSFET er sammensat af multibærere involveret i ledning; transistorer har to bærere, multibærere og minoritetsbærere, involveret i ledning. Koncentrationen af minoritetsbærere er stærkt påvirket af faktorer som temperatur og stråling. Derfor har MOSFET'er bedre temperaturstabilitet og stærkere strålingsmodstand end transistorer. MOSFET'er bør bruges, hvor miljøforholdene (temperatur osv.) varierer meget.
5. Når kildemetallet og substratet af MOSFET er forbundet sammen, kan kilden og afløbet bruges i flæng, og egenskaberne ændres kun lidt; mens når opsamleren og emitteren af trioden bruges i flæng, er egenskaberne meget forskellige. β-værdien vil blive reduceret meget.
6. Støjkoefficienten for MOSFET er meget lille. MOSFET bør bruges så meget som muligt i indgangstrinnet for støjsvage forstærkerkredsløb og kredsløb, der kræver et højt signal/støjforhold.
7. Både MOSFET og transistor kan danne forskellige forstærkerkredsløb og koblingskredsløb, men førstnævnte har en simpel fremstillingsproces og har fordelene ved lavt strømforbrug, god termisk stabilitet og bredt driftsspændingsspændingsområde. Derfor er det meget udbredt i storskala og meget storskala integrerede kredsløb.
8. Transistoren har en stor on-modstand, mens MOSFET har en lille on-modstand, kun et par hundrede mΩ. I nuværende elektriske enheder bruges MOSFET'er generelt som afbrydere, og deres effektivitet er relativt høj.
WINSOK SOT-323 indkapsling MOSFET
MOSFET vs. bipolær transistor
MOSFET er en spændingsstyret enhed, og porten tager stort set ingen strøm, mens en transistor er en strømstyret enhed, og basen skal tage en vis strøm. Derfor, når signalkildens mærkestrøm er ekstremt lille, bør MOSFET anvendes.
MOSFET er en multi-carrier leder, mens begge bærere af en transistor deltager i ledning. Da koncentrationen af minoritetsbærere er meget følsom over for eksterne forhold som temperatur og stråling, er MOSFET mere velegnet til situationer, hvor miljøet ændrer sig meget.
Ud over at blive brugt som forstærkerenheder og kontrollerbare switche som transistorer, kan MOSFET'er også bruges som spændingsstyrede variable lineære modstande.
Kilden og afløbet til MOSFET er symmetrisk i struktur og kan bruges i flæng. Gate-source spændingen for depletion mode MOSFET kan være positiv eller negativ. Derfor er det mere fleksibelt at bruge MOSFET'er end transistorer.
Indlægstid: 13-okt-2023
