Transistor MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah peranti semikonduktor yang banyak digunakan untuk tujuan pensuisan dan untuk penguatan isyarat elektronik dalam alat elektronik. MOSFET adalah teras atau litar bersepadu di mana ia direka dan dibuat dalam satu cip kerana peranti ini tersedia dalam saiz yang sangat kecil. Pengenalan peranti MOSFET telah membawa perubahan dalam domain beralih dalam elektronik . Mari kita pergi dengan penjelasan terperinci mengenai konsep ini.

Apa itu MOSFET?

MOSFET adalah peranti empat terminal yang mempunyai terminal sumber (S), gerbang (G), longkang (D) dan badan (B). Secara amnya, badan MOSFET berhubungan dengan terminal sumber sehingga membentuk peranti tiga terminal seperti transistor kesan medan. MOSFET umumnya dianggap sebagai transistor dan digunakan dalam litar analog dan digital. Ini adalah asas pengenalan kepada MOSFET . Dan struktur umum peranti ini adalah seperti di bawah:

MOSFET

Dari perkara di atas Struktur MOSFET , fungsi MOSFET bergantung pada variasi elektrik yang berlaku pada lebar saluran bersama dengan aliran pembawa (sama ada lubang atau elektron). Pembawa muatan masuk ke dalam saluran melalui terminal sumber dan keluar melalui longkang.

Lebar saluran dikendalikan oleh voltan pada elektrod yang disebut pintu dan terletak di antara sumber dan saluran. Ia terlindung dari saluran berhampiran lapisan oksida logam yang sangat nipis. Kapasiti MOS yang ada di dalam peranti adalah bahagian penting di mana keseluruhan operasi berada di sini.

MOSFET Dengan Terminal

MOSFET boleh berfungsi dalam dua cara

Mod Penipisan
Mod Peningkatan

Mod Penipisan

Apabila tidak ada voltan di terminal gerbang, saluran menunjukkan kekonduksian maksimumnya. Manakala apabila voltan di terminal gerbang sama ada positif atau negatif, maka kekonduksian saluran menurun.

Sebagai contoh

Mod Peningkatan

Apabila tidak ada voltan melintasi terminal gerbang, maka peranti tidak berfungsi. Apabila terdapat voltan maksimum di terminal gerbang, maka peranti menunjukkan kekonduksian yang ditingkatkan.

Mod Peningkatan

Prinsip Kerja MOSFET

Prinsip utama peranti MOSFET adalah dapat mengawal aliran voltan dan arus antara terminal sumber dan longkang. Ia berfungsi hampir seperti suis dan fungsi peranti berdasarkan kapasitor MOS. Kapasitor MOS adalah bahagian utama MOSFET.

Permukaan semikonduktor pada lapisan oksida di bawah yang terletak di antara sumber dan terminal saliran dapat dibalikkan dari p-type ke n-type dengan penggunaan voltan pintu positif atau negatif masing-masing. Apabila kita menggunakan daya tolakan untuk voltan gerbang positif, maka lubang yang terdapat di bawah lapisan oksida didorong ke bawah dengan substrat.

Kawasan penipisan dihuni oleh caj negatif terikat yang berkaitan dengan atom akseptor. Apabila elektron dicapai, saluran dikembangkan. Voltan positif juga menarik elektron dari sumber n + dan mengalirkan kawasan ke saluran. Sekarang, jika voltan diterapkan antara longkang dan sumber, arus mengalir bebas antara sumber dan longkang dan voltan gerbang mengawal elektron di saluran. Daripada voltan positif, jika kita menggunakan voltan negatif, saluran lubang akan terbentuk di bawah lapisan oksida.

Rajah Blok MOSFET

P-Channel MOSFET

Saluran P MOSFET mempunyai kawasan Saluran P yang terletak di antara terminal sumber dan saluran. Ini adalah peranti empat terminal yang mempunyai terminal sebagai gerbang, saluran, sumber, dan badan. Saliran dan sumbernya adalah kawasan p + yang banyak dicabut dan badan atau substrat adalah jenis-n. Aliran arus mengikut arah lubang bermuatan positif.

Apabila kita menggunakan voltan negatif dengan daya tolakan pada terminal gerbang, maka elektron yang ada di bawah lapisan oksida didorong ke bawah ke dalam substrat. Kawasan penipisan dihuni oleh caj positif terikat yang berkaitan dengan atom penderma. Voltan pintu negatif juga menarik lubang dari sumber p + dan longkang ke kawasan saluran.

Saluran P Mod Penurunan

Mod Peningkatan Saluran P

N- Saluran MOSFET

N-Channel MOSFET mempunyai wilayah saluran N yang terletak di antara terminal sumber dan saluran. Ini adalah peranti empat terminal yang mempunyai terminal sebagai pintu gerbang, longkang, sumber, badan. Dalam jenis Transistor Kesan Medan ini, longkang dan sumbernya adalah wilayah n + yang sangat banyak dan substrat atau badannya adalah jenis-P.

Aliran arus dalam jenis MOSFET ini berlaku kerana elektron bercas negatif. Apabila kita menggunakan voltan positif dengan daya tolakan pada terminal gerbang maka lubang yang terdapat di bawah lapisan oksida didorong ke bawah ke dalam substrat. Kawasan penipisan dihuni oleh caj negatif terikat yang berkaitan dengan atom akseptor.

Setelah mencapai elektron, saluran terbentuk. Voltan positif juga menarik elektron dari sumber n + dan mengalirkan kawasan ke saluran. Sekarang, jika voltan diterapkan antara longkang dan sumber arus mengalir bebas antara sumber dan longkang dan voltan gerbang mengawal elektron di saluran. Daripada voltan positif jika kita menggunakan voltan negatif maka saluran lubang akan terbentuk di bawah lapisan oksida.

“cara membuat jammer frekuensi radio ”

Mod Peningkatan N Saluran

Kawasan Operasi MOSFET

Untuk senario yang paling umum, pengoperasian peranti ini berlaku terutamanya di tiga wilayah dan seperti berikut:

Wilayah Potong - Ini adalah kawasan di mana peranti akan berada dalam keadaan MATI dan jumlah aliran arus yang melaluinya. Di sini, peranti berfungsi sebagai suis asas dan digunakan apabila diperlukan untuk beroperasi sebagai suis elektrik.
Wilayah Ketepuan - Di rantau ini, peranti akan mengalirkannya untuk mendapatkan nilai arus sebagai tetap tanpa mempertimbangkan peningkatan voltan di saliran ke sumber. Ini berlaku hanya sekali apabila voltan melintasi terminal longkang ke sumber meningkat lebih banyak daripada nilai voltan pinch-off. Dalam senario ini, peranti berfungsi sebagai suis tertutup di mana tahap arus tepu melintasi terminal longkang ke terminal sumber mengalir. Oleh kerana itu, wilayah tepu dipilih ketika perangkat seharusnya melakukan peralihan.
Wilayah Linear / Ohmik - Ini adalah wilayah di mana arus melintasi terminal longkang ke sumber meningkat dengan kenaikan voltan melintasi saluran longkang ke sumber. Apabila peranti MOSFET berfungsi di kawasan linier ini, mereka melakukan fungsi penguat.

Mari kita pertimbangkan ciri-ciri beralih MOSFET

Semikonduktor seperti MOSFET atau Bipolar Junction Transistor pada dasarnya berfungsi sebagai suis dalam dua senario satu keadaan ON dan yang lain adalah keadaan OFF. Untuk mempertimbangkan fungsi ini, mari kita lihat ciri-ciri ideal dan praktikal peranti MOSFET.

Ciri-ciri Suis Ideal

Apabila MOSFET seharusnya berfungsi sebagai suis yang ideal, ia harus menahan sifat-sifat di bawah ini dan seperti itu

Dalam keadaan ON, mesti ada batasan semasa yang dikenakannya
Dalam keadaan OFF, tahap voltan penyekat tidak boleh menahan sebarang had
Apabila peranti berfungsi dalam keadaan ON, nilai penurunan voltan mestilah nol
Rintangan dalam keadaan OFF mestilah tidak terbatas
Tidak boleh ada sekatan pada kelajuan operasi

Ciri-ciri Suis Praktikal

Oleh kerana dunia tidak hanya berpegang pada aplikasi yang ideal, fungsi MOSFET bahkan dapat digunakan untuk tujuan praktikal. Dalam senario praktikal, peranti harus mempunyai sifat di bawah

Dalam keadaan ON, kemampuan mengurus kuasa haruslah terhad yang bermaksud aliran arus pengaliran harus dibatasi.
Dalam keadaan OFF, tahap voltan penyekat tidak boleh dihadkan
Menghidupkan dan mematikan untuk masa yang terhad mengehadkan kelajuan menghadkan peranti dan juga mengehadkan frekuensi berfungsi
Dalam keadaan ON pada peranti MOSFET, akan ada nilai rintangan minimum di mana ini mengakibatkan penurunan voltan dalam bias forwarding. Juga, terdapat rintangan keadaan OFF terhad yang memberikan arus kebocoran terbalik
Apabila peranti berprestasi dalam ciri praktikal, ia akan kehilangan keadaan hidup dan mati. Ini berlaku walaupun dalam keadaan peralihan juga.

Contoh MOSFET sebagai Suis

Dalam susunan litar di bawah, mod yang disempurnakan dan N-channel MOSFET digunakan untuk menukar lampu sampel dengan syarat ON dan OFF. Voltan positif di terminal gerbang diterapkan ke dasar transistor dan lampu bergerak ke keadaan ON dan di sini V_GS= + v atau pada tahap voltan sifar, peranti bertukar ke keadaan MATI di mana V_GS= 0.

“tukar litar 220v ke 110v ”

MOSFET Sebagai Suis

Sekiranya beban resistif lampu diganti dengan beban induktif dan disambungkan ke relay atau diod yang dilindungi dari beban. Dalam litar di atas, ini adalah litar yang sangat mudah untuk menukar beban resistif seperti lampu atau LED. Tetapi apabila menggunakan MOSFET sebagai suis sama ada dengan beban induktif atau beban kapasitif, maka perlindungan diperlukan untuk peranti MOSFET.

Sekiranya MOSFET tidak dilindungi, ia boleh menyebabkan kerosakan pada peranti. Agar MOSFET dapat beroperasi sebagai peranti pensuisan analog, ia perlu ditukar antara kawasan pemotongannya di mana V_GS= 0 dan kawasan tepu di mana V_GS= + v.

Penerangan Video

MOSFET juga dapat berfungsi sebagai transistor dan disingkat sebagai Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor. Di sini, namanya sendiri menunjukkan bahawa peranti tersebut dapat dikendalikan sebagai transistor. Ia akan mempunyai saluran-P dan saluran-N. Peranti dihubungkan sedemikian rupa menggunakan empat terminal sumber, pintu gerbang, dan longkang dan beban resistif 24Ω disambungkan secara bersiri dengan ammeter, dan meter voltan disambungkan melintasi MOSFET.

Dalam transistor, aliran arus di pintu masuk ke arah positif dan terminal sumber disambungkan ke tanah. Manakala dalam peranti transistor persimpangan bipolar, aliran arus melintasi jalur base-to-emitter. Tetapi dalam peranti ini, tidak ada aliran arus kerana ada kapasitor di awal gerbang, ia hanya memerlukan voltan sahaja.

Ini boleh berlaku dengan meneruskan proses simulasi dan dengan menghidupkan / mematikan. Apabila suis dihidupkan tidak ada arus arus melintasi litar, apabila rintangan voltan 24Ω dan 0.29 ammeter disambungkan, maka kita dapati penurunan voltan yang dapat diabaikan di seluruh sumber kerana terdapat + 0.21V di seluruh peranti ini.

Rintangan antara longkang dan sumber disebut sebagai RDS. Oleh kerana RDS ini, penurunan voltan muncul apabila terdapat arus arus di litar. RDS bervariasi berdasarkan jenis perangkat (dapat bervariasi antara 0,001, 0,005, dan 0,05 berdasarkan jenis voltan.

Beberapa konsep yang perlu dipelajari adalah:

1). Cara Memilih MOSFET sebagai Suis ?

Terdapat beberapa syarat yang harus diperhatikan semasa memilih MOSFET sebagai suis dan berikut adalah:

Penggunaan kekutuban sama ada saluran P atau N
Nilai maksimum nilai voltan dan arus operasi
Peningkatan Rds ON yang bermaksud bahawa rintangan di terminal Drain to Source semasa saluran terbuka sepenuhnya
Kekerapan operasi dipertingkatkan
Jenis pembungkusan adalah To-220 dan DPAck dan lain-lain.

2). Apakah Kecekapan Suis MOSFET?

Sekatan utama pada masa MOSFET beroperasi sebagai peranti beralih adalah nilai arus pengaliran yang dipertingkatkan yang mampu dimiliki oleh peranti ini. Ini bermaksud bahawa RDS dalam keadaan ON adalah parameter penting yang menentukan keupayaan beralih MOSFET. Ia ditunjukkan sebagai nisbah voltan sumber longkang dengan arus saliran. Ia mesti dikira hanya dalam keadaan transistor ON.

3). Mengapa MOSFET Switch digunakan dalam Boost Converter?

Secara amnya, penukar rangsangan memerlukan transistor beralih untuk operasi peranti. Oleh itu, sebagai transistor beralih MOSFET digunakan. Peranti ini digunakan untuk mengetahui nilai semasa dan nilai voltan. Juga, dengan mempertimbangkan kelajuan dan kos beralih, ini banyak digunakan.

Dengan cara yang sama, MOSFET juga boleh digunakan dalam pelbagai cara. dan itu adalah

MOSFET sebagai suis untuk LED
buang_circle_outline
MOSFET sebagai suis untuk Arduino
Suis MOSFET untuk beban ac
Suis MOSFET untuk motor dc
Suis MOSFET untuk voltan negatif
MOSFET sebagai suis dengan Arduino
MOSFET sebagai suis dengan mikrokontroler
Suis MOSFET dengan histeresis
MOSFET sebagai diod suis dan perintang aktif
MOSFET sebagai persamaan suis
Suis MOSFET untuk airsoft
MOSFET sebagai perintang gerbang suis
MOSFET sebagai solenoid beralih
Suis MOSFET menggunakan optocoupler
Suis MOSFET dengan histeresis

Aplikasi MOSFET sebagai Suis

Salah satu contoh utama peranti ini adalah ia digunakan sebagai suis ialah kawalan kecerahan automatik di lampu jalan. Hari-hari ini, banyak lampu yang kita perhatikan di lebuh raya terdiri daripada lampu pelepasan intensiti tinggi. Tetapi menggunakan lampu HID memakan peningkatan tahap tenaga.

Kecerahan tidak dapat dibatasi berdasarkan keperluan dan oleh kerana itu harus ada suis untuk kaedah pencahayaan alternatif dan itu adalah LED. Penggunaan sistem LED akan mengatasi kekurangan lampu dengan intensiti tinggi. Konsep utama di sebalik pembinaan ini adalah mengawal lampu secara langsung di lebuh raya dengan menggunakan mikropemproses.

Aplikasi MOSFET sebagai Switch

Ini dapat dicapai hanya dengan mengubah denyutan jam. Berdasarkan keperluan, peranti ini digunakan untuk menukar lampu. Ia terdiri daripada papan pi raspberry di mana ia disertakan dengan pemproses untuk menguruskan. Di sini, LED boleh diganti di tempat HID dan ini mempunyai hubungan dengan pemproses melalui MOSFET. Mikrokontroler memberikan kitaran tugas yang sesuai dan kemudian beralih ke MOSFET untuk memberikan tahap intensiti yang tinggi.

Kelebihan

Beberapa kelebihan adalah:

Ini menghasilkan peningkatan kecekapan walaupun berfungsi pada tahap voltan minimum
Tidak ada arus gerbang ini menjadikan impedans input lebih banyak yang selanjutnya memberikan peningkatan kelajuan beralih untuk peranti
Peranti ini dapat berfungsi pada tahap daya minimum dan menggunakan arus minimum

Kekurangan

Beberapa kelemahan adalah:

Apabila peranti ini berfungsi pada tahap voltan yang berlebihan, ia menimbulkan ketidakstabilan peranti
Oleh kerana peranti mempunyai lapisan oksida nipis, ini boleh menyebabkan kerosakan pada peranti apabila dirangsang oleh muatan elektrostatik

Permohonan

Aplikasi MOSFET adalah

Penguat yang diperbuat daripada MOSFET sangat digunakan dalam aplikasi frekuensi yang luas
Peraturan untuk motor DC disediakan oleh peranti ini
Kerana ini mempunyai kelajuan pengalihan yang ditingkatkan, ia berfungsi sempurna untuk pembinaan penguat helikopter
Berfungsi sebagai komponen pasif untuk pelbagai elemen elektronik.

Pada akhirnya, dapat disimpulkan bahawa transistor memerlukan arus sedangkan MOSFET memerlukan voltan. Keperluan memandu untuk MOSFET jauh lebih baik, jauh lebih sederhana berbanding dengan BJT. Dan juga tahu Bagaimana cara saya memasang Mosfet ke suis?

Kredit Foto