MOSFET хэрхэн ажилладаг

MOSFET-ийн ажиллах зарчим нь түүний өвөрмөц бүтцийн шинж чанар, цахилгаан талбайн нөлөөнд тулгуурладаг. MOSFET хэрхэн ажилладаг талаар дэлгэрэнгүй тайлбарыг доор харуулав.

 

I. MOSFET-ийн үндсэн бүтэц

MOSFET нь голчлон хаалга (G), эх үүсвэр (S), ус зайлуулах хоолой (D), субстрат (B, заримдаа гурван терминалын төхөөрөмжийг үүсгэхийн тулд эх үүсвэртэй холбогддог) хэсгээс бүрдэнэ. N-сувгийг сайжруулах MOSFET-ийн хувьд субстрат нь ихэвчлэн бага хольцтой P-төрлийн цахиурын материал бөгөөд дээр нь эх үүсвэр болон ус зайлуулах суваг болохын тулд өндөр агууламжтай N төрлийн хоёр бүсийг үйлдвэрлэдэг. P хэлбэрийн субстратын гадаргуу нь тусгаарлагч давхарга болгон маш нимгэн ислийн хальс (цахиурын давхар исэл) -ээр хучигдсан бөгөөд хаалга болгон электродыг татдаг. Энэ бүтэц нь хаалгыг P хэлбэрийн хагас дамжуулагч субстрат, ус зайлуулах хоолой, эх үүсвэрээс тусгаарладаг тул тусгаарлагдсан хаалганы талбайн нөлөөллийн хоолой гэж нэрлэдэг.

II. Үйл ажиллагааны зарчим

MOSFET нь гадагшлуулах гүйдлийг (ID) хянахын тулд хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл (VGS) ашиглан ажилладаг. Тодруулбал, эерэг хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл VGS тэгээс их байвал хаалганы доорх ислийн давхарга дээр дээд эерэг ба доод сөрөг цахилгаан орон гарч ирнэ. Энэ цахилгаан орон нь P-бүсэд чөлөөт электронуудыг татаж, тэдгээр нь ислийн давхаргын доор хуримтлагдаж, P-бүсийн нүхийг түлхэж өгдөг. VGS ихсэх тусам цахилгаан орны хүч нэмэгдэж, татагдсан чөлөөт электронуудын концентраци нэмэгддэг. VGS нь тодорхой босго хүчдэлд (VT) хүрэхэд тухайн бүсэд цугларсан чөлөөт электронуудын концентраци хангалттай их байдаг бөгөөд шинэ N хэлбэрийн бүс (N-суваг) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ус зайлуулах суваг ба эх үүсвэрийг холбосон гүүрний үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ үед ус зайлуулах хоолой ба эх үүсвэрийн хооронд тодорхой жолоодлогын хүчдэл (VDS) байгаа бол ус зайлуулах гүйдлийн ID урсаж эхэлнэ.

III. Дамжуулах суваг үүсэх, өөрчлөх

Дамжуулах суваг үүсэх нь MOSFET-ийн үйл ажиллагааны түлхүүр юм. VGS нь VT-ээс их байвал дамжуулагч суваг байгуулагдаж, гадагшлуулах гүйдлийн ID-д VGS болон VDS хоёулаа нөлөөлдөг. VGS нь дамжуулагч сувгийн өргөн, хэлбэрийг хянах замаар ID-д нөлөөлдөг бол VDS нь жолоодлогын хүчдэлийн хувьд шууд ID-д нөлөөлдөг. Хэрэв дамжуулагч суваг тогтоогдоогүй бол (өөрөөр хэлбэл, VGS VT-ээс бага) VDS байгаа байсан ч ус зайлуулах гүйдлийн ID гарч ирэхгүй гэдгийг анхаарах нь чухал.

IV. MOSFET-ийн шинж чанарууд

Өндөр оролтын эсэргүүцэл:MOSFET-ийн оролтын эсэргүүцэл нь маш өндөр, хязгааргүйд ойрхон, учир нь хаалга ба эх үүсвэрийг зайлуулах бүс хооронд тусгаарлагч давхарга байдаг бөгөөд зөвхөн сул хаалганы гүйдэл байдаг.

Бага гаралтын эсэргүүцэл:MOSFET нь хүчдэлийн удирдлагатай төхөөрөмжүүд бөгөөд эх үүсвэрээс гадагшлуулах гүйдэл нь оролтын хүчдэлийн дагуу өөрчлөгдөж болох тул тэдгээрийн гаралтын эсэргүүцэл бага байдаг.

Тогтмол урсгал:Ханалтын бүсэд ажиллах үед MOSFET-ийн гүйдэл нь эх үүсвэрээс гадагшлуулах хүчдэлийн өөрчлөлтөд бараг нөлөөлдөггүй бөгөөд маш сайн тогтмол гүйдлийг хангадаг.

 

Сайн температурын тогтвортой байдал:MOSFET нь -55 ° C-аас + 150 ° C хүртэл ажиллах температурын өргөн хүрээтэй байдаг.

V. Хэрэглээ ба ангилал

MOSFET нь дижитал хэлхээ, аналог хэлхээ, цахилгаан хэлхээ болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Үйл ажиллагааны төрлөөс хамааран MOSFET-ийг сайжруулалт ба хомсдол гэж ангилж болно; дамжуулах сувгийн төрлөөс хамааран тэдгээрийг N суваг ба P суваг гэж ангилж болно. Эдгээр янз бүрийн төрлийн MOSFET нь өөр өөр хэрэглээний хувилбаруудад өөрийн гэсэн давуу талтай байдаг.

Дүгнэж хэлэхэд, MOSFET-ийн ажиллах зарчим нь хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлээр дамжуулагч суваг үүсэх, өөрчлөгдөхийг хянах бөгөөд энэ нь эргээд ус зайлуулах гүйдлийн урсгалыг хянадаг. Түүний өндөр оролтын эсэргүүцэл, бага гаралтын эсэргүүцэл, тогтмол гүйдэл ба температурын тогтвортой байдал нь MOSFET-ийг электрон хэлхээний чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болгодог.