Forstå arbejdsprincippet for MOSFET og anvend elektroniske komponenter mere effektivt

Forståelse af de operationelle principper for MOSFET'er (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) er afgørende for effektivt at bruge disse højeffektive elektroniske komponenter. MOSFET'er er uundværlige elementer i elektroniske enheder, og det er vigtigt for producenterne at forstå dem.

I praksis er der producenter, som måske ikke fuldt ud forstår de specifikke funktioner af MOSFET'er under deres anvendelse. Ikke desto mindre kan man ved at forstå arbejdsprincipperne for MOSFET'er i elektroniske enheder og deres tilsvarende roller strategisk vælge den bedst egnede MOSFET under hensyntagen til dets unikke egenskaber og produktets specifikke egenskaber. Denne metode forbedrer produktets ydeevne og styrker dets konkurrenceevne på markedet.

WINSOK SOT-23-3 pakke MOSFET

MOSFET arbejdsprincipper

Når gate-source spændingen (VGS) af MOSFET er nul, selv med påføring af en drain-source spænding (VDS), er der altid en PN-junction i omvendt bias, hvilket resulterer i ingen ledende kanal (og ingen strøm) mellem afløbet og kilden til MOSFET. I denne tilstand er afløbsstrømmen (ID) af MOSFET'en nul. Påføring af en positiv spænding mellem gate og kilde (VGS > 0) skaber et elektrisk felt i SiO2-isoleringslaget mellem gate af MOSFET og silicium substrat, rettet fra gate mod P-type silicium substrat. I betragtning af at oxidlaget er isolerende, kan spændingen påført til porten, VGS, ikke generere en strøm i MOSFET. I stedet danner den en kondensator på tværs af oxidlaget.

Efterhånden som VGS stiger gradvist, oplades kondensatoren, hvilket skaber et elektrisk felt. Tiltrukket af den positive spænding ved porten akkumuleres adskillige elektroner på den anden side af kondensatoren og danner en N-type ledende kanal fra afløbet til kilden i MOSFET. Når VGS overstiger tærskelspændingen VT (typisk omkring 2V), leder MOSFET'ens N-kanal, hvilket initierer strømmen af drænstrøm-ID. Gate-kildespændingen, ved hvilken kanalen begynder at dannes, omtales som tærskelspændingen VT. Ved at styre størrelsen af VGS, og dermed det elektriske felt, kan størrelsen af drænstrøm-ID'en i MOSFET'en moduleres.

WINSOK DFN5x6-8 pakke MOSFET

MOSFET applikationer

MOSFET er kendt for sine fremragende koblingsegenskaber, hvilket fører til dens omfattende anvendelse i kredsløb, der kræver elektroniske kontakter, såsom switch-mode strømforsyninger. I lavspændingsapplikationer, der anvender en 5V strømforsyning, resulterer brugen af traditionelle strukturer i et spændingsfald over base-emitteren på en bipolær forbindelsestransistor (ca. 0,7V), hvilket efterlader kun 4,3V for den endelige spænding, der påføres gate af MOSFET. I sådanne scenarier introducerer valget af en MOSFET med en nominel gatespænding på 4,5V visse risici. Denne udfordring manifesterer sig også i applikationer, der involverer 3V eller andre lavspændingsstrømforsyninger.