Як працуюць MOSFET

Прынцып працы MOSFET у асноўным заснаваны на яго унікальных структурных уласцівасцях і эфектах электрычнага поля. Далей прыводзіцца падрабязнае тлумачэнне таго, як працуюць MOSFET:

I. Базавая структура MOSFET

MOSFET складаецца ў асноўным з засаўкі (G), вытоку (S), сцёку (D) і падкладкі (B, часам злучанай з вытокам, каб утварыць прыладу з трыма клемамі). У МАП-транзісторах з удасканаленнем N-каналаў падкладка звычайна ўяўляе сабой крэмніевы матэрыял з нізкім утрыманнем легіровак P-тыпу, на якім зроблены дзве моцна легіраваныя вобласці N-тыпу, якія служаць у якасці крыніцы і сцёку адпаведна. Паверхня падкладкі P-тыпу пакрыта вельмі тонкай аксіднай плёнкай (дыяксід крэмнія) у якасці ізаляцыйнага пласта, а ў якасці засаўкі намаляваны электрод. Гэтая структура робіць засаўку ізаляванай ад паўправадніковай падкладкі P-тыпу, сцёку і вытоку, і таму яе таксама называюць палявой трубкай з ізаляваным затворам.

II. Прынцып дзеяння

МАП-транзістары працуюць з выкарыстаннем напружання крыніцы засаўкі (VGS) для кіравання токам сцёку (ID). У прыватнасці, калі прыкладзенае станоўчае напружанне крыніцы засаўкі, VGS, большае за нуль, верхняе станоўчае і ніжняе адмоўнае электрычныя поля з'явяцца на аксідным пласце пад засаўкай. Гэта электрычнае поле прыцягвае свабодныя электроны ў Р-вобласці, прымушаючы іх назапашвацца пад аксідным слоем, адначасова адштурхваючы дзіркі ў Р-вобласці. Па меры павелічэння VGS напружанасць электрычнага поля павялічваецца і павялічваецца канцэнтрацыя прыцягнутых свабодных электронаў. Калі VGS дасягае пэўнага парогавага напружання (VT), канцэнтрацыя свабодных электронаў, сабраных у вобласці, дастаткова вялікая, каб утварыць новую вобласць N-тыпу (N-канал), якая дзейнічае як мост, які злучае сток і выток. У гэты момант, калі паміж сцёкам і крыніцай існуе пэўнае кіруючае напружанне (VDS), пачынае працякаць ідэнтыфікатар току сцёку.

III. Утварэнне і змена праводнага канала

Фарміраванне праводзіць канала з'яўляецца ключом да працы MOSFET. Калі VGS больш, чым VT, усталёўваецца праводзіць канал, і VGS і VDS уплываюць на ID току сцёку. VGS уплывае на ID, кіруючы шырынёй і формай праводзіць канала, у той час як VDS уплывае на ID непасрэдна як кіруючае напружанне. Важна адзначыць, што калі канал, які праводзіць, не ўстаноўлены (г.зн. VGS менш VT), то нават калі VDS прысутнічае, ідэнтыфікатар току сцёку не з'яўляецца.

IV. Характарыстыкі MOSFET

Высокі ўваходны супраціў:Уваходны супраціў MOSFET вельмі высокі, блізкі да бясконцасці, таму што паміж засаўкай і вобласцю вытоку-сцёку знаходзіцца ізаляцыйны пласт і толькі слабы ток засаўкі.

Нізкі выхадны супраціў:MOSFET - гэта прылады з кіраваннем напругай, у якіх ток крыніца-сцёк можа змяняцца з уваходным напружаннем, таму іх выхадны супраціў малы.

Пастаянны паток:Пры працы ў вобласці насычэння на ток MOSFET практычна не ўплываюць змены напружання крыніца-сцёк, што забяспечвае выдатны пастаянны ток.

Добрая тэмпературная стабільнасць:MOSFETs маюць шырокі дыяпазон працоўных тэмператур ад -55°C да прыкладна +150°C.

V. Прыкладанні і класіфікацыі

MOSFET шырока выкарыстоўваюцца ў лічбавых схемах, аналагавых схемах, сілавых схемах і ў іншых галінах. У залежнасці ад тыпу працы MOSFET можна класіфікаваць на тыпы паляпшэння і знясілення; у залежнасці ад тыпу праводзячага канала іх можна класіфікаваць на N-канальныя і P-канальныя. Гэтыя розныя тыпы MOSFET маюць свае перавагі ў розных сцэнарыях прымянення.

Падводзячы вынік, прынцып працы MOSFET заключаецца ў кіраванні фарміраваннем і зменай праводнага канала праз напружанне крыніцы засаўкі, якое, у сваю чаргу, кіруе патокам току сцёку. Яго высокі ўваходны супраціў, нізкі выхадны супраціў, пастаянны ток і стабільнасць тэмпературы робяць MOSFET важным кампанентам у электронных схемах.