MOSFET'er (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) kaldes spændingsstyrede enheder, hovedsageligt fordi deres funktionsprincip hovedsageligt er afhængig af styringen af gate-spændingen (Vgs) over drænstrømmen (Id), i stedet for at stole på strømmen til at styre den, som er tilfældet med bipolære transistorer (såsom BJT'er). Det følgende er en detaljeret forklaring af MOSFET'en som en spændingsstyret enhed:
Arbejdsprincip
Portspændingskontrol:Hjertet af en MOSFET ligger i strukturen mellem dens gate, source og dræn og et isolerende lag (normalt siliciumdioxid) under gate. Når en spænding påføres porten, skabes et elektrisk felt under det isolerende lag, og dette felt ændrer ledningsevnen i området mellem kilden og afløbet.
Ledende kanaldannelse:For N-kanal MOSFET'er, når gatespændingen Vgs er høj nok (over en specifik værdi kaldet tærskelspændingen Vt), tiltrækkes elektroner i P-type substratet under gate til undersiden af det isolerende lag og danner en N- type ledende kanal, der tillader ledningsevne mellem kilden og afløbet. Omvendt, hvis Vgs er lavere end Vt, dannes den ledende kanal ikke, og MOSFET'en er ved cutoff.
Afløbsstrømkontrol:størrelsen af drænstrømmen Id styres hovedsageligt af gatespændingen Vgs. Jo højere Vgs, jo bredere dannes den ledende kanal, og jo større er drænstrømmen Id. Dette forhold gør det muligt for MOSFET'en at fungere som en spændingsstyret strømanordning.
Fordele ved piezokarakterisering
Høj indgangsimpedans:MOSFET'ens indgangsimpedans er meget høj på grund af isoleringen af gate og source-drain-regionen af et isolerende lag, og gatestrømmen er næsten nul, hvilket gør den nyttig i kredsløb, hvor høj indgangsimpedans er påkrævet.
Lav støj:MOSFET'er genererer relativt lav støj under drift, hovedsageligt på grund af deres høje inputimpedans og unipolære bærebølgeledningsmekanisme.
Hurtig skiftehastighed:Da MOSFET'er er spændingskontrollerede enheder, er deres omskiftningshastighed normalt hurtigere end bipolære transistorer, som skal gennemgå processen med opladning og frigivelse under omskiftning.
Lavt strømforbrug:I tændt tilstand er drain-source modstanden (RDS(on)) på MOSFET'en relativt lav, hvilket hjælper med at reducere strømforbruget. Også i afskæringstilstanden er det statiske strømforbrug meget lavt, fordi gatestrømmen er næsten nul.
Sammenfattende kaldes MOSFET'er spændingsstyrede enheder, fordi deres driftsprincip i høj grad er afhængig af styringen af drænstrømmen af gatespændingen. Denne spændingskontrollerede karakteristik gør MOSFET'er lovende til en bred vifte af applikationer i elektroniske kredsløb, især hvor høj indgangsimpedans, lav støj, hurtig koblingshastighed og lavt strømforbrug er påkrævet.
Indlægstid: 16. september 2024
