Pintu terlindung Pintu Transistor kesan medan (MOSFET)

The Great Gildersleeve: Gildy Is In a Rut / Gildy Meets Leila's New Beau / Leroy Goes to a Party (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Pintu terlindung Pintu Transistor kesan medan (MOSFET)

Bab 2 - Teori Peranti Pepejal


Transistor berkuat kuasa-gate field terlindung (IGFET), juga dikenali sebagai transistor kesan medan oksida logam (MOSFET), adalah turunan transistor kesan medan (FET). Hari ini, kebanyakan transistor adalah jenis MOSFET sebagai komponen litar bersepadu digital. Walaupun diskrit BJT adalah lebih banyak daripada MOSFET diskret. Kiraan transistor MOSFET dalam litar bersepadu boleh mendekati beratus juta. Dimensi peranti MOSFET individu berada di bawah mikron, berkurang setiap 18 bulan. MOSFET yang lebih besar mampu beralih hampir 100 ampere arus pada voltan rendah; sesetengah mengendalikan hampir 1000 V pada arus yang lebih rendah. Peranti ini menduduki sebahagian kecil daripada silikon persegi silikon. MOSFET mencari aplikasi yang lebih luas daripada JFET. Walau bagaimanapun, peranti kuasa MOSFET tidak banyak digunakan sebagai transistor persimpangan bipolar pada masa ini.

MOSFET mempunyai sumber, pintu masuk, dan terminal saliran seperti FET. Walau bagaimanapun, plumbum pintu tidak membuat sambungan langsung kepada silikon berbanding dengan kes bagi FET. Pintu MOSFET adalah lapisan metalik atau polisilicon di atas penebat silikon dioksida. Pintu itu mempunyai persamaan dengan kapasitor logam oksida semikonduktor (MOS) di Figurebelow. Apabila dicas, plat kapasitor mengambil polariti caj bagi terminal bateri masing-masing. Plat bawah adalah silikon P-jenis dari mana elektron ditolak oleh terminal bateri negatif (-) ke arah oksida, dan tertarik dengan plat atas (+) positif. Ini lebihan elektron berhampiran oksida menghasilkan saluran terbalik (lebihan elektron) di bawah oksida. Saluran ini juga disertakan dengan rantau kekurangan yang mengasingkan saluran dari substrat silikon pukal.

Kapasitor MOS N-channel: (a) tiada caj, (b) dikenakan.

Dalam Figurebelow (a) kapasitor MOS diletakkan di antara sepasang penyebaran N-jenis dalam substrat P-jenis. Tanpa caj pada kapasitor, tidak ada kecenderungan di pintu pagar, penyebaran N-jenis, sumber dan longkang, kekal terpencil secara elektrik.

MOSFET N-channel (jenis peningkatan): (a) 0 V bias pintu, (b) berat sebelah bias.

Bias positif yang dikenakan ke pintu gerbang mengenakan kapasitor (pintu). Pintu di atas oksida mengambil caj positif dari bateri bias pintu. Substrat jenis P di bawah pintu masuk dikenakan caj negatif. Satu rantau penyongsangan dengan lebihan bentuk elektron di bawah pintu oksida. Wilayah ini kini menghubungkan sumber dan longkang kawasan N-jenis, membentuk rantau N berterusan dari sumber ke longkang. Oleh itu, MOSFET, seperti FET adalah peranti unipolar. Satu jenis pembawa caj bertanggungjawab untuk pengalihan. Contoh ini adalah MOSFET N-channel. Pengaliran arus yang besar dari sumber ke longkang adalah mungkin dengan voltan yang digunakan di antara sambungan ini. Litar praktikal akan mempunyai beban siri dengan bateri saliran di Figureabove (b).

MOSFET yang diterangkan di atas di Figureabove dikenali sebagai mod peningkatan MOSFET. Saluran tidak menjalankan, dimatikan, dihidupkan dengan meningkatkan saluran di bawah pintu masuk dengan menggunakan kecenderungan. Ini adalah jenis peranti yang paling biasa. MOSFET jenis lain tidak akan diterangkan di sini. Lihat bahagian transistor kesan medan tertebat untuk peranti mod kekurangan .

MOSFET, seperti FET, adalah peranti kawalan voltan. Input voltan ke pintu mengendalikan arus arus dari sumber ke longkang. Pintu gerbang tidak menggambar arus berterusan. Walaupun, pintu gerbang menarik lonjakan arus untuk mengenakan kapasitansi pintu.

Keratan rentas MOSFET diskret N-saluran ditunjukkan dalam Figurebelow (a). Peranti diskret biasanya dioptimumkan untuk pensuisan kuasa tinggi. N + menunjukkan bahawa sumber dan longkang adalah jenis N yang sangat besar. Ini mengurangkan kerugian rintangan pada laluan semasa yang tinggi dari sumber ke longkang. N - menunjukkan doping ringan. Kawasan P di bawah pintu, antara sumber dan longkang, boleh terbalik dengan menggunakan voltan bias positif. Profil doping adalah keratan rentas, yang mungkin dibentangkan dalam corak serpentin pada mati silikon. Ini sangat meningkatkan kawasan, dan seterusnya, keupayaan pengendalian semasa.

MOSFET N-channel (jenis peningkatan): (a) Cross-section, (b) simbol skema.

Simbol skema MOSFET di Figureabove (b) menunjukkan pintu "terapung", menunjukkan tiada sambungan langsung kepada substrat silikon. Barisan yang patah dari sumber ke longkang menunjukkan bahawa peranti ini dimatikan, tidak menjalankan, dengan bias sifar di pintu masuk. MOSFET biasanya "mati" ialah peranti mod peningkatan. Saluran itu mesti dipertingkatkan dengan penggunaan bias ke pintu untuk pengaliran. Hujung "menunjuk" anak panah substrat sesuai dengan bahan P-jenis, yang menunjuk ke arah saluran N-jenis, akhir "tidak menunjuk". Ini adalah simbol untuk MOSFET N-channel. Titik anak panah ke arah yang bertentangan untuk peranti P saluran (tidak ditunjukkan). MOSFET adalah empat peranti terminal: sumber, pintu masuk, longkang, dan substrat. Substrat disambungkan kepada sumber dalam MOSFET diskret, menjadikan bahagian pakej tiga peranti terminal. MOSFET, yang merupakan sebahagian daripada litar bersepadu, mempunyai substrat yang sama kepada semua peranti, kecuali sengaja diasingkan. Sambungan biasa ini boleh terikat daripada mati untuk sambungan ke tanah atau voltan bias bekalan kuasa.

Transistor N-channel "V-MOS": (a) Cross-section, (b) simbol skema.

Peranti V-MOS dalam (Figureabove) adalah MOSFET kuasa yang lebih baik dengan profil doping diatur untuk sumber di negara yang lebih rendah untuk mengalirkan rintangan. VMOS mengambil namanya dari kawasan pintu berbentuk V, yang meningkatkan kawasan keratan rentas jalur sumber. Ini mengurangkan kerugian dan membolehkan pertukaran kuasa yang lebih tinggi. UMOS, variasi menggunakan alur berbentuk U, lebih banyak dihasilkan dalam pembuatan.

  • ULASAN:
  • MOSFET adalah peranti pengalihan unipolar, pengaliran dengan satu jenis pembawa caj, seperti FET, tetapi tidak seperti BJT.
  • MOSFET adalah peranti dikawal voltan seperti FET. Input voltan gerbang mengawal sumber untuk mengalirkan arus.
  • Pintu MOSFET tidak mempunyai arus berterusan, kecuali kebocoran. Walau bagaimanapun, lonjakan arus semasa yang besar diperlukan untuk mengenakan kapasitansi pintu.