Чаму MOSFET кантралююць напружанне?

MOSFET (метал-аксід-паўправадніковыя палявыя транзістары) называюцца прыладамі з кіраваннем напругай у асноўным таму, што іх прынцып працы ў асноўным абапіраецца на кантроль напружання засаўкі (Vgs) над токам сцёку (Id), а не на кіраванні токам, як у выпадку з біпалярнымі транзістарамі (напрыклад, BJT). Далей прыводзіцца падрабязнае тлумачэнне MOSFET як прылады з кіраваннем напругай:

Прынцып працы

Кантроль напругі засаўкі:Сэрца МАП-транзістара знаходзіцца ў структуры паміж яго затворам, вытокам і сцёкам і ізаляцыйным слоем (звычайна з дыяксіду крэмнію) пад затворам. Калі на засаўку падаецца напружанне, пад ізаляцыйным пластом ствараецца электрычнае поле, якое змяняе праводнасць вобласці паміж крыніцай і сцёкам.

Адукацыя правадзячага канала:Для N-канальных MOSFET, калі напружанне на засаўцы Vgs дастаткова высокае (вышэй пэўнага значэння, якое называецца парогавым напружаннем Vt), электроны ў падкладцы P-тыпу пад засаўкай прыцягваюцца да ніжняга боку ізаляцыйнага пласта, утвараючы N- тыпу кандуктыўны канал, які забяспечвае праводнасць паміж крыніцай і сцёкам. І наадварот, калі Vgs ніжэй, чым Vt, токаправодны канал не ўтвараецца і MOSFET знаходзіцца ў стане адсечкі.

Кантроль току сцёку:велічыня току сцёку Id у асноўным кантралюецца напругай на засаўцы Vgs. Чым вышэй Vgs, тым шырэй утвараецца праводзіць канал і тым большы ток сцёку Id. Такая ўзаемасувязь дазваляе MOSFET дзейнічаць як прылада току з кіраваннем напругай.

Перавагі характарыстык п'еза

Высокі ўваходны супраціў:Уваходны супраціў MOSFET вельмі высокі з-за ізаляцыі засаўкі і вобласці вытоку-сцёку ізаляцыйным пластом, а ток засаўкі амаль роўны нулю, што робіць яго карысным у схемах, дзе патрабуецца высокі ўваходны супраціў.

Нізкі ўзровень шуму:МАП-транзістары ствараюць адносна нізкі ўзровень шуму падчас працы, у асноўным дзякуючы іх высокаму ўваходнаму супраціўленню і аднапалярнаму механізму правядзення носьбіта.

Хуткая хуткасць пераключэння:Паколькі MOSFET з'яўляюцца прыладамі з кіраваннем напругай, іх хуткасць пераключэння звычайна вышэй, чым у біпалярных транзістараў, якія павінны прайсці праз працэс захоўвання зарада і вызвалення падчас пераключэння.

Нізкае энергаспажыванне:Ва ўключаным стане супраціўленне сток-выток (RDS(on)) MOSFET адносна нізкае, што дапамагае знізіць энергаспажыванне. Акрамя таго, у стане адключэння статычнае энергаспажыванне вельмі нізкае, таму што ток засаўкі амаль роўны нулю.

Падводзячы вынік, MOSFET называюцца прыладамі з кіраваннем напругай, таму што іх прынцып працы ў значнай ступені абапіраецца на кіраванне токам сцёку з дапамогай напружання засаўкі. Гэтая характарыстыка з кантролем напружання робіць MOSFET перспектыўнымі для шырокага спектру прымянення ў электронных схемах, асабліва там, дзе патрабуецца высокі ўваходны супраціў, нізкі ўзровень шуму, высокая хуткасць пераключэння і нізкае энергаспажыванне.