MOSFET бол хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн хамгийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Цахим хэлхээнд MOSFET нь ихэвчлэн цахилгаан өсгөгчийн хэлхээ эсвэл сэлгэн залгах цахилгаан хангамжийн хэлхээнд ашиглагддаг бөгөөд өргөн хэрэглэгддэг. Доор,OLUKEYтанд MOSFET-ийн ажиллах зарчмын дэлгэрэнгүй тайлбарыг өгч, MOSFET-ийн дотоод бүтцэд дүн шинжилгээ хийх болно.
Юу вэMOSFET
MOSFET, Металл ислийн хагас дамжуулагч файлын эффект транзистор (MOSFET). Энэ нь аналог хэлхээ болон дижитал хэлхээнд өргөн хэрэглэгддэг хээрийн эффектийн транзистор юм. Түүний "суваг" (ажлын тээвэрлэгч) -ийн туйлын ялгааны дагуу үүнийг ихэвчлэн NMOS ба PMOS гэж нэрлэдэг "N-type" ба "P-type" гэсэн хоёр төрөлд хувааж болно.
MOSFET-ийн ажиллах зарчим
MOSFET-ийг ажлын горимын дагуу сайжруулалтын төрөл ба хомсдолын төрөлд хувааж болно. Сайжруулах төрөл нь хэвийсэн хүчдэл байхгүй, зөрчил байхгүй үед MOSFET-ийг хэлнэсуваг суваг. Хагарлын төрөл нь хэвийсэн хүчдэл байхгүй үед MOSFET-ийг хэлнэ. Дамжуулагч суваг гарч ирнэ.
Бодит хэрэглээнд зөвхөн N-суваг сайжруулах төрөл ба P-сувгийг сайжруулах төрлийн MOSFET-ууд байдаг. NMOSFET нь бага хэмжээний эсэргүүцэлтэй бөгөөд үйлдвэрлэхэд хялбар байдаг тул NMOS нь бодит хэрэглээнд PMOS-ээс илүү түгээмэл байдаг.
Сайжруулах горим MOSFET
Сайжруулах горимын MOSFET-ийн D суваг ба S эх үүсвэрийн хооронд ар араасаа хоёр PN уулзвар байдаг. Хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл VGS=0 байх үед ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэл VDS нэмэгдсэн ч урвуу хэвийсэн төлөвт PN уулзвар үргэлж байх ба drain болон эх үүсвэрийн хооронд дамжуулагч суваг байхгүй (гүйдэл гүйдэл байхгүй). ). Тиймээс энэ үед drain гүйдэл ID=0 байна.
Энэ үед үүд болон эх үүсвэрийн хооронд урагшлах хүчдэл нэмэгдвэл. Өөрөөр хэлбэл, VGS>0, дараа нь хаалганы электрод ба цахиурын субстрат хоорондын SiO2 тусгаарлагч давхаргад P хэлбэрийн цахиурын субстраттай нийцсэн хаалгатай цахилгаан орон үүснэ. Оксидын давхарга нь тусгаарлах шинж чанартай тул хаалганд хэрэглэж буй VGS хүчдэл нь гүйдэл үүсгэж чадахгүй. Оксидын давхаргын хоёр талд конденсатор үүсдэг ба VGS эквивалент хэлхээ нь энэ конденсаторыг (конденсатор) цэнэглэдэг. Мөн хаалганы эерэг хүчдэлд татагдах VGS аажмаар өсөхөд цахилгаан талбар үүсгэнэ. Энэ конденсаторын (конденсатор) нөгөө талд олон тооны электронууд хуримтлагдаж, ус зайлуулах хоолойноос эх үүсвэр хүртэл N хэлбэрийн дамжуулагч суваг үүсгэдэг. VGS нь хоолойн асаах хүчдэлийн VT-ээс хэтэрсэн үед (ерөнхийдөө 2V орчим) N-сувгийн хоолой зүгээр л дамжуулж эхэлдэг бөгөөд энэ нь ус зайлуулах гүйдлийн ID-г үүсгэдэг. Суваг нь асаах хүчдэлийг анх үүсгэж эхлэх үед бид хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл гэж нэрлэдэг. Ерөнхийдөө VT гэж илэрхийлэгддэг.
VGS хаалганы хүчдэлийн хэмжээг хянах нь цахилгаан талбайн хүч чадал эсвэл сул талыг өөрчилдөг бөгөөд ус зайлуулах гүйдлийн ID-ийн хэмжээг хянах үр дүнд хүрч болно. Энэ нь мөн гүйдлийг хянахын тулд цахилгаан талбарыг ашигладаг MOSFET-ийн чухал шинж чанар тул тэдгээрийг хээрийн эффектийн транзистор гэж нэрлэдэг.
MOSFET дотоод бүтэц
Бага хольц бүхий P хэлбэрийн цахиурын субстрат дээр хольцын өндөр концентрацитай хоёр N+ бүсийг хийж, металл хөнгөн цагаанаас хоёр электродыг ус зайлуулах суваг, d эх үүсвэр болгон тус тус гаргаж авдаг. Дараа нь хагас дамжуулагчийн гадаргууг маш нимгэн цахиурын давхар исэл (SiO2) тусгаарлагч давхаргаар хучиж, ус зайлуулах хоолой ба эх үүсвэрийн хоорондох тусгаарлагч давхарга дээр хөнгөн цагаан электрод суурилуулсан g хаалга болж үйлчилнэ. Мөн B электродыг субстрат дээр гаргаж, N-сувгийг сайжруулах горимын MOSFET-ийг бүрдүүлдэг. P-сувгийг сайжруулах төрлийн MOSFET-ийн дотоод үүсэхэд мөн адил юм.
N суваг MOSFET ба P суваг MOSFET хэлхээний тэмдэг
Дээрх зураг нь MOSFET-ийн хэлхээний тэмдгийг харуулж байна. Зураг дээр D нь ус зайлуулах суваг, S нь эх үүсвэр, G нь хаалга, голд байгаа сум нь субстратыг илэрхийлдэг. Хэрэв сум дотогшоо чиглүүлбэл N-сувгийн MOSFET, гадагш чиглэсэн бол P-сувгийн MOSFET-ийг заана.
Хос N суваг MOSFET, хос P суваг MOSFET ба N+P суваг MOSFET хэлхээний тэмдэг
Үнэн хэрэгтээ MOSFET-ийн үйлдвэрлэлийн явцад субстрат нь үйлдвэрээс гарахын өмнө эх үүсвэртэй холбогддог. Тиймээс бэлгэдлийн дүрмийн дагуу ус зайлуулах суваг, эх үүсвэрийг ялгахын тулд субстратыг харуулсан сумны тэмдэг нь мөн эх үүсвэртэй холбогдсон байх ёстой. MOSFET-ийн ашигладаг хүчдэлийн туйлшрал нь манай уламжлалт транзистортой төстэй юм. N-суваг нь NPN транзистортой төстэй. Ус зайлуулах D нь эерэг электродтой, S эх үүсвэр нь сөрөг электродтой холбогдсон байна. G хаалга эерэг хүчдэлтэй байх үед дамжуулагч суваг үүсч, N-суваг MOSFET ажиллаж эхэлдэг. Үүнтэй адилаар P-суваг нь PNP транзистортой төстэй. Drain D нь сөрөг электродтой, S эх үүсвэр нь эерэг электродтой холбогдсон ба G хаалга сөрөг хүчдэлтэй байх үед дамжуулагч суваг үүсч, P-суваг MOSFET ажиллаж эхэлдэг.
MOSFET шилжих алдагдлын зарчим
Энэ нь NMOS эсвэл PMOS эсэхээс үл хамааран түүнийг асаасаны дараа үүсдэг дамжуулалтын дотоод эсэргүүцэл байдаг тул гүйдэл нь энэхүү дотоод эсэргүүцэл дээр энерги зарцуулдаг. Хэрэглэсэн энергийн энэ хэсгийг дамжуулалтын хэрэглээ гэж нэрлэдэг. Бага дамжуулалтын дотоод эсэргүүцэлтэй MOSFET-ийг сонгох нь дамжуулалтын зарцуулалтыг үр дүнтэй бууруулах болно. Бага чадалтай MOSFET-ийн одоогийн дотоод эсэргүүцэл нь ерөнхийдөө хэдэн арван миллиом, мөн хэд хэдэн миллиом байдаг.
MOS-г асааж, дуусгах үед энэ нь шууд хэрэгжих ёсгүй. MOS-ийн хоёр талын хүчдэл үр дүнтэй буурч, түүгээр урсах гүйдэл нэмэгдэх болно. Энэ хугацаанд MOSFET-ийн алдагдал нь хүчдэл ба гүйдлийн үржвэр бөгөөд энэ нь шилжих алдагдал юм. Ерөнхийдөө сэлгэн залгах алдагдал нь дамжуулалтын алдагдлаас хамаагүй их бөгөөд шилжих давтамж хурдан байх тусам алдагдал их байдаг.
Дамжуулах агшин дахь хүчдэл ба гүйдлийн бүтээгдэхүүн нь маш том бөгөөд энэ нь маш их алдагдалд хүргэдэг. Шилжүүлгийн алдагдлыг хоёр аргаар бууруулж болно. Нэг нь асаах бүрт алдагдлыг үр дүнтэй бууруулах боломжтой сэлгэн залгах хугацааг багасгах явдал юм; нөгөө нь сэлгэн залгах давтамжийг багасгах бөгөөд энэ нь нэгж хугацаанд сэлгэлтийн тоог бууруулж болно.
Дээрх нь MOSFET-ийн ажиллах зарчмын диаграмм болон MOSFET-ийн дотоод бүтцийн шинжилгээг нарийвчлан тайлбарласан болно. MOSFET-ийн талаар илүү ихийг мэдэхийг хүсвэл MOSFET-ийн техникийн дэмжлэг үзүүлэхийн тулд OLUKEY-тэй зөвлөлдөнө үү!
Шуудангийн цаг: 2023 оны 12-р сарын 16
