Peningkatan MOSFET : Kerja, Perbezaan & Aplikasinya

MOSFET (logam–oksida–semikonduktor FET) ialah satu jenis transistor kesan medan dengan pintu bertebat yang digunakan terutamanya untuk menguatkan atau menukar isyarat. Kini dalam litar analog dan digital, MOSFET digunakan dengan lebih kerap berbanding dengan BJT . MOSFET digunakan terutamanya dalam penguat kerana impedans masukannya yang tidak terhingga jadi ia membolehkan penguat menangkap hampir semua isyarat masuk. Faedah utama daripada MOSFET berbanding dengan BJT, ia memerlukan hampir tiada arus input untuk mengawal arus beban. MOSFET dikelaskan kepada dua jenis MOSFET peningkatan dan MOSFET penyusutan. Jadi artikel ini menyediakan maklumat ringkas tentang peningkatan MOSFET – bekerja dengan aplikasi.

Apakah MOSFET Jenis Peningkatan?

MOSFET yang berfungsi dalam mod peningkatan dikenali sebagai E-MOSFET atau mosfet peningkatan. Mod peningkatan bermaksud, apabila voltan ke arah terminal get MOSFET ini meningkat, maka aliran arus akan meningkat lebih banyak dari longkang ke punca sehingga ia mencapai tahap tertinggi. MOSFET ini ialah peranti kawalan voltan tiga terminal di mana terminalnya ialah sumber, pintu dan longkang.

Ciri-ciri MOSFET ini ialah pelesapan kuasa rendah, pembuatan ringkas dan geometri kecil. Jadi ciri-ciri ini akan menjadikannya digunakan dalam litar bersepadu. Tiada laluan di antara longkang (D) dan punca (S) MOSFET ini apabila tiada voltan dikenakan di antara pintu gerbang & terminal punca. Jadi, menggunakan voltan pada pintu-ke-sumber akan meningkatkan saluran, menjadikannya mampu mengalirkan arus. Harta ini ialah sebab utama untuk memanggil peranti ini sebagai MOSFET mod peningkatan.

Simbol MOSFET Penambahbaikan

Simbol MOSFET peningkatan untuk kedua-dua saluran P & saluran N ditunjukkan di bawah. Dalam simbol di bawah, kita dapat melihat bahawa garis putus hanya disambungkan dari sumber ke terminal substrat, yang menandakan jenis mod peningkatan.

Kekonduksian dalam EMOSFET bertambah dengan meningkatkan lapisan oksida, yang menambah pembawa cas ke arah saluran. Biasanya, lapisan ini dikenali sebagai lapisan Inversion.

Saluran dalam MOSFET ini terbentuk di antara D (longkang) dan S (sumber). Dalam jenis saluran-N, substrat jenis-P digunakan manakala dalam jenis saluran-P, substrat jenis-N digunakan. Di sini kekonduksian saluran kerana pembawa cas terutamanya bergantung pada saluran jenis P atau jenis N yang sepadan.

Prinsip Kerja Mosfet Peningkatan

Penambahbaikan MOSFET jenis biasanya dimatikan yang bermaksud apabila MOSFET jenis tambahan disambungkan, tidak akan ada aliran arus dari longkang terminal (D) ke punca (S) apabila tiada voltan diberikan kepada terminal getnya. Inilah sebab untuk memanggil transistor ini a biasanya dimatikan peranti .

Begitu juga, jika voltan diberikan kepada terminal gerbang MOSFET ini, maka saluran sumber saliran akan menjadi sangat kurang rintangan. Apabila voltan dari gerbang ke terminal punca meningkat maka aliran arus dari longkang ke terminal punca juga akan meningkat sehingga arus tertinggi dibekalkan dari terminal longkang ke punca.

Pembinaan

The pembinaan MOSFET penambahbaikan ditunjukkan di bawah. MOSFET ini termasuk tiga lapisan pintu, longkang dan sumber. Badan MOSFET dikenali sebagai substrat yang disambungkan secara dalaman kepada sumber. Dalam MOSFET, terminal gerbang logam dari lapisan semikonduktor terlindung melalui lapisan silikon dioksida sebaliknya lapisan dielektrik.

EMOSFET ini dibina dengan dua bahan seperti semikonduktor jenis P dan N. Substrat memberikan sokongan fizikal kepada peranti. Lapisan SiO nipis dan penebat elektrik yang luar biasa hanya menutupi kawasan di antara punca & terminal longkang. Pada lapisan oksida, lapisan logam membentuk elektrod get.

Dalam pembinaan ini, kedua-dua kawasan N dipisahkan melalui beberapa jarak mikrometer di atas substrat jenis p yang didop ringan. Kedua-dua wilayah N ini dilakukan seperti terminal sumber dan longkang. Di permukaan, lapisan penebat nipis dibangunkan yang dikenali sebagai silikon dioksida. Pembawa cas seperti lubang yang dibuat pada lapisan ini akan mewujudkan sesentuh aluminium untuk kedua-dua sumber & terminal longkang.

Lapisan pengaliran ini berfungsi seperti pintu terminal yang diletakkan pada SiO2 serta kawasan lengkap saluran. Walau bagaimanapun untuk pengaliran, ia tidak mengandungi sebarang saluran fizikal Dalam MOSFET peningkatan jenis ini, substrat jenis p dilanjutkan pada keseluruhan lapisan SiO2.

sedang bekerja

Kerja EMOSFET adalah apabila VGS adalah 0V maka tiada saluran yang akan menyambungkan punca & longkang. Substrat jenis-p hanya mempunyai sebilangan kecil pembawa cas minoriti yang dihasilkan secara haba seperti elektron bebas oleh itu arus longkang adalah sifar. Atas sebab ini, MOSFET ini biasanya akan DIMATIKAN.

Setelah get (G) positif (+ve), maka ia menarik pembawa cas minoriti seperti elektron daripada p–substrat di mana pembawa cas ini akan bergabung melalui lubang di bawah lapisan SiO2. VGS selanjutnya dinaikkan maka elektron akan mempunyai potensi yang cukup untuk mengatasi dan mengikat  dan  lebih banyak pembawa cas iaitu elektron dimendapkan dalam saluran.

Di sini, dielektrik digunakan untuk menghalang pergerakan elektron merentasi lapisan silikon dioksida. Pengumpulan ini akan menghasilkan pembentukan saluran-n antara terminal Drain dan Source. Jadi ini boleh membawa kepada aliran arus longkang yang dihasilkan di seluruh saluran. Arus longkang ini hanya berkadar dengan rintangan saluran yang bergantung lebih jauh pada pembawa cas yang ditarik ke terminal +ve pintu pagar.

Jenis Peningkatan Jenis MOSFET

Mereka boleh didapati dalam dua jenis MOSFET Peningkatan Saluran N dan Peningkatan Saluran P MOSFET .

Dalam jenis peningkatan saluran N, substrat p yang didopkan ringan digunakan dan dua kawasan jenis n yang didopkan berat akan menjadikan terminal punca & longkang. Dalam jenis E-MOSFET ini, majoriti pembawa cas adalah elektron. Sila rujuk pautan ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang - MOSFET saluran N.

Dalam jenis saluran P, substrat N yang didopkan ringan digunakan dan dua kawasan jenis p yang didopkan berat akan menjadikan terminal punca & longkang. Dalam jenis E-MOSFET ini, majoriti pembawa caj adalah lubang. Sila rujuk pautan ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang - MOSFET saluran P .

Ciri-ciri

Ciri VI dan longkang bagi peningkatan saluran n MOSFET dan peningkatan saluran p dibincangkan di bawah.

Ciri-ciri longkang

The Ciri-ciri longkang mosfet peningkatan saluran N ditunjukkan di bawah. Dalam ciri-ciri ini, kita boleh melihat ciri-ciri longkang yang diplotkan antara Id dan Vds untuk nilai Vgs yang berbeza seperti yang ditunjukkan dalam rajah, Seperti yang anda dapat lihat bahawa apabila nilai Vgs dinaikkan, maka 'Id' semasa juga akan dinaikkan.

Lengkung parabola pada ciri-ciri akan menunjukkan lokus VDS di mana Id(arus saliran) akan mendapat tepu. Dalam graf ini, kawasan linear atau ohmik ditunjukkan. Di rantau ini, MOSFET boleh berfungsi sebagai perintang terkawal voltan. Jadi, untuk nilai Vds tetap, sebaik sahaja kita menukar nilai voltan Vgs, maka lebar saluran akan ditukar atau kita boleh mengatakan bahawa rintangan saluran akan berubah.

Rantau ohmik ialah rantau di mana 'IDS' semasa meningkat dengan peningkatan dalam nilai VDS. Setelah MOSFET direka bentuk untuk berfungsi di rantau ohmik, maka ia boleh digunakan sebagai penguat. .

Voltan get di mana transistor dihidupkan & mula mengalirkan arus ke seluruh saluran dikenali sebagai voltan ambang (VT atau VTH). Untuk saluran N, nilai voltan ambang ini berjulat dari 0.5V – 0.7V manakala untuk peranti saluran P ia berjulat dari -0.5V hingga -0.8V.

Apabila Vds Vt maka, dalam kes ini, MOSFET akan beroperasi dalam kawasan linear. Jadi di rantau ini, ia boleh berfungsi sebagai perintang dikawal voltan .

Di rantau cut-off, apabila voltan Vgs

Apabila mosfet dikendalikan di sebelah kanan lokus maka kita boleh mengatakan bahawa ia dikendalikan dalam kawasan tepu . Jadi, secara matematik, apabila voltan Vgs ialah > atau = Vgs-Vt maka ia beroperasi dalam kawasan tepu. Jadi ini semua tentang ciri longkang di kawasan mosfet peningkatan yang berbeza.

Ciri-ciri Pemindahan

The pemindahan ciri-ciri mosfet peningkatan saluran N ditunjukkan di bawah. Ciri-ciri pemindahan menunjukkan hubungan antara voltan input 'Vgs'dan arus keluaran saliran 'Id'. Ciri-ciri ini pada asasnya menunjukkan bagaimana 'Id' berubah apabila nilai Vgs berubah. Jadi daripada ciri-ciri ini, kita boleh perhatikan bahawa arus longkang 'Id' adalah sifar sehingga voltan ambang. Selepas itu, apabila kita meningkatkan nilai Vgs, maka ‘Id’ akan meningkat.

Hubungan antara 'Id' semasa dan Vgs boleh diberikan sebagai Id = k(Vgs-Vt)^2. Di sini, 'K' ialah pemalar peranti yang bergantung pada parameter fizikal peranti. Jadi dengan menggunakan ungkapan ini, kita boleh mengetahui nilai arus longkang untuk nilai Vgs tetap.

Peningkatan Saluran P MOSFET

The Ciri-ciri longkang mosfet peningkatan saluran P ditunjukkan di bawah. Di sini, Vds dan Vgs akan menjadi negatif. ‘Id’ arus longkang akan membekalkan dari punca ke terminal longkang. Seperti yang kita dapat perhatikan dari graf ini, apabila Vgs menjadi lebih negatif maka 'Id' arus longkang juga akan meningkat.

Apabila Vgs >VT, maka MOSFET ini akan beroperasi di rantau cut-off. Begitu juga, jika anda perhatikan ciri-ciri pemindahan MOSFET ini maka ia akan menjadi imej cermin saluran N.

Aplikasi

Kecondongan MOSFET Peningkatan

Secara umumnya, MOSFET Peningkatan (E-MOSFET) dipincang sama ada dengan pincang pembahagi voltan sebaliknya pincang maklum balas longkang. Tetapi E-MOSFET tidak boleh berat sebelah dengan berat sebelah diri & berat sebelah sifar.

Bias Pembahagi Voltan

Pincang pembahagi voltan untuk saluran N E-MOSFET ditunjukkan di bawah. Pincang pembahagi voltan adalah serupa dengan litar pembahagi menggunakan BJT. Malah, MOSFET penambahbaikan saluran N memerlukan terminal get yang lebih tinggi daripada sumbernya sama seperti NPN BJT memerlukan voltan asas yang lebih tinggi berbanding pemancarnya.

Dalam litar ini, perintang seperti R1 & R2 digunakan untuk membuat litar pembahagi untuk mewujudkan voltan get.

Apabila sumber E-MOSFET disambungkan terus ke GND maka VGS = VG. Jadi, potensi merentas perintang R2 perlu ditetapkan di atas VGS(th) untuk operasi yang betul dengan persamaan ciri E-MOSFET seperti I _D = K (V _GS -DALAM _GS (th))^2.

Dengan mengetahui nilai VG, persamaan ciri E-MOSFET digunakan untuk mewujudkan arus longkang. Tetapi pemalar peranti 'K' adalah satu-satunya faktor yang hilang yang boleh dikira untuk mana-mana peranti tertentu bergantung pada pasangan koordinat VGS (on) dan ID (on).

Pemalar 'K' diperoleh daripada persamaan ciri E-MOSFET seperti K = I _D /(DALAM _GS -DALAM _GS (th))^2.

K = I _D /(DALAM _GS -DALAM _GS (th))^2.

Jadi, nilai ini digunakan untuk mata bias lain.

Bias Maklum Balas Longkang

Pincang ini menggunakan titik operasi 'hidup' pada lengkung ciri yang dinyatakan di atas. Ideanya adalah untuk menyediakan arus longkang melalui pemilihan bekalan kuasa & perintang longkang yang sesuai. Prototaip litar maklum balas longkang ditunjukkan di bawah.

Ini adalah litar yang agak mudah yang menggunakan beberapa komponen asas. Operasi ini difahami dengan menggunakan KVL.

DALAM _DD = V _RD + V _RG + V _GS

DALAM _DD = saya _D R _D + saya _G R _G + V _GS

Di sini, arus Gate adalah tidak ketara jadi persamaan di atas akan menjadi

DALAM _DD =I _D R _D +V _GS

dan juga V _{DS =} DALAM _GS

Oleh itu,

DALAM _GS =V _DS = V _DD − saya _D R _D

Persamaan ini boleh digunakan sebagai asas untuk reka bentuk litar pincang.

Peningkatan MOSFET Vs Kehabisan MOSFET

Perbezaan antara mosfet peningkatan dan mosfet penyusutan termasuk yang berikut.

Sila rujuk pautan ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang - MOSFET Mod Penghabisan .

The aplikasi MOSFET Peningkatan termasuk yang berikut.

• Secara amnya, MOSFET peningkatan digunakan dalam litar pensuisan, penguat dan penyongsang.
• Ini digunakan dalam pemacu motor yang berbeza, pengawal digital & IC elektronik kuasa.
• Ia digunakan dalam elektronik digital.

Oleh itu, ini adalah mengenai gambaran keseluruhan Peningkatan MOSFET – berfungsi dengan aplikasi. E-MOSFET boleh didapati dalam kedua-dua versi kuasa tinggi dan rendah yang beroperasi dalam mod peningkatan sahaja. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah MOSFET penyusutan?