Der Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET, MOS-FET oder MOS-FET) ist eine Art Feldeffekttransistor (FET), der am häufigsten durch kontrollierte Oxidation von Silizium hergestellt wird. Es verfügt über ein isoliertes Gate, dessen Spannung die Leitfähigkeit des Geräts bestimmt.
Sein Hauptmerkmal besteht darin, dass sich zwischen dem Metall-Gate und dem Kanal eine Siliziumdioxid-Isolierschicht befindet, sodass es einen hohen Eingangswiderstand (bis zu 1015 Ω) aufweist. Es ist auch in N-Kanal-Röhre und P-Kanal-Röhre unterteilt. Normalerweise sind das Substrat (Substrat) und die Quelle S miteinander verbunden.
Je nach Leitungsmodus werden MOSFETs in Anreicherungstypen und Verarmungstypen unterteilt.
Der sogenannte Anreicherungstyp bedeutet: Wenn VGS = 0, befindet sich die Röhre in einem abgeschnittenen Zustand. Nach dem Hinzufügen des richtigen VGS werden die meisten Ladungsträger vom Gate angezogen, wodurch die Ladungsträger in diesem Bereich „verstärkt“ werden und ein leitender Kanal entsteht. .
Der Verarmungsmodus bedeutet, dass bei VGS = 0 ein Kanal gebildet wird. Wenn das richtige VGS hinzugefügt wird, können die meisten Träger aus dem Kanal fließen, wodurch die Träger „verarmt“ werden und die Röhre abgeschaltet wird.
Unterscheiden Sie den Grund: Der Eingangswiderstand des JFET beträgt mehr als 100 MΩ und die Transkonduktanz ist sehr hoch. Wenn das Gate geführt wird, ist das Magnetfeld des Innenraums sehr einfach, das Arbeitsspannungsdatensignal am Gate zu erkennen, so dass die Pipeline dazu neigt, zu erkennen auf dem neuesten Stand sein oder dazu neigen, ein-aus zu sein. Wenn die Körperinduktionsspannung sofort zum Gate hinzugefügt wird, wird die obige Situation aufgrund der starken elektromagnetischen Interferenz des Schlüssels noch bedeutsamer. Wenn die Nadel des Messgeräts stark nach links abweicht, bedeutet dies, dass die Rohrleitung tendenziell nach oben tendiert, der Drain-Source-Widerstand RDS sich ausdehnt und die Menge des Drain-Source-Stroms IDS abnimmt. Umgekehrt schlägt die Nadel des Messgeräts stark nach rechts aus, was darauf hinweist, dass die Pipeline tendenziell ein-/ausgeschaltet ist, RDS sinkt und IDS steigt. Die genaue Richtung, in die die Messnadel ausgelenkt wird, sollte jedoch von den positiven und negativen Polen der induzierten Spannung (Arbeitsspannung in positiver Richtung oder Arbeitsspannung in umgekehrter Richtung) und dem Arbeitsmittelpunkt der Rohrleitung abhängen.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Am Beispiel des N-Kanals wird er auf einem Siliziumsubstrat vom P-Typ mit zwei hochdotierten Source-Diffusionsbereichen N+ und Drain-Diffusionsbereichen N+ hergestellt, und dann werden die Source-Elektrode S bzw. die Drain-Elektrode D herausgeführt. Quelle und Substrat sind intern miteinander verbunden und behalten immer das gleiche Potenzial. Wenn der Drain mit dem Pluspol der Stromversorgung verbunden ist und die Source mit dem Minuspol der Stromversorgung verbunden ist und VGS=0 ist, ist der Kanalstrom (d. h. Drainstrom) ID=0. Wenn VGS allmählich ansteigt, werden, angezogen durch die positive Gate-Spannung, negativ geladene Minoritätsträger zwischen den beiden Diffusionsbereichen induziert und bilden einen N-Typ-Kanal von Drain zu Source. Wenn VGS größer als die Einschaltspannung VTN der Röhre ist (im Allgemeinen etwa +2 V), beginnt die N-Kanal-Röhre zu leiten und bildet einen Drainstrom-ID.
VMOSFET (VMOSFET), sein vollständiger Name ist V-Groove-MOSFET. Es handelt sich um ein neu entwickeltes hocheffizientes Leistungsschaltgerät nach MOSFET. Es verfügt nicht nur über die hohe Eingangsimpedanz des MOSFET (≥108 W), sondern auch über den geringen Antriebsstrom (ca. 0,1 μA). Es verfügt außerdem über hervorragende Eigenschaften wie eine hohe Spannungsfestigkeit (bis zu 1200 V), einen großen Betriebsstrom (1,5 A bis 100 A), eine hohe Ausgangsleistung (1 bis 250 W), eine gute Transkonduktanzlinearität und eine schnelle Schaltgeschwindigkeit. Gerade weil es die Vorteile von Vakuumröhren und Leistungstransistoren vereint, wird es häufig in Spannungsverstärkern (die Spannungsverstärkung kann das Tausendfache erreichen), Leistungsverstärkern, Schaltnetzteilen und Wechselrichtern eingesetzt.
Wie wir alle wissen, liegen Gate, Source und Drain eines herkömmlichen MOSFET ungefähr auf derselben horizontalen Ebene auf dem Chip und sein Betriebsstrom fließt grundsätzlich in horizontaler Richtung. Die VMOS-Röhre ist anders. Es weist zwei Hauptstrukturmerkmale auf: Erstens weist das Metalltor eine V-förmige Rillenstruktur auf; Zweitens verfügt es über eine vertikale Leitfähigkeit. Da der Drain von der Rückseite des Chips gezogen wird, fließt der ID nicht horizontal entlang des Chips, sondern beginnt im stark dotierten N+-Bereich (Quelle S) und fließt durch den P-Kanal in den schwach dotierten N-Driftbereich. Schließlich reicht es senkrecht nach unten zum Abfluss D. Da sich die Strömungsquerschnittsfläche vergrößert, können große Strömungen durchfließen. Da sich zwischen dem Gate und dem Chip eine Isolierschicht aus Siliziumdioxid befindet, handelt es sich immer noch um einen MOSFET mit isoliertem Gate.
Vorteile der Nutzung:
MOSFET ist ein spannungsgesteuertes Element, während Transistor ein stromgesteuertes Element ist.
MOSFETs sollten verwendet werden, wenn der Signalquelle nur eine geringe Strommenge entnommen werden darf; Transistoren sollten verwendet werden, wenn die Signalspannung niedrig ist und mehr Strom aus der Signalquelle entnommen werden kann. MOSFETs nutzen Majoritätsträger zum Leiten von Elektrizität und werden daher als unipolare Geräte bezeichnet, während Transistoren sowohl Majoritätsträger als auch Minoritätsträger zum Leiten von Elektrizität verwenden und daher als bipolare Geräte bezeichnet werden.
Source und Drain einiger MOSFETs können austauschbar verwendet werden und die Gate-Spannung kann positiv oder negativ sein, was sie flexibler als Trioden macht.
MOSFETs können bei sehr kleinen Strömen und sehr niedrigen Spannungen betrieben werden, und ihr Herstellungsprozess ermöglicht die problemlose Integration vieler MOSFETs auf einem Siliziumchip. Daher werden MOSFETs häufig in hochintegrierten Schaltkreisen verwendet.
Olueky SOT-23N MOSFET
Die jeweiligen Anwendungseigenschaften von MOSFET und Transistor
1. Source s, Gate g und Drain d des MOSFET entsprechen jeweils dem Emitter e, der Basis b und dem Kollektor c des Transistors. Ihre Funktionen sind ähnlich.
2. MOSFET ist ein spannungsgesteuertes Stromgerät, iD wird durch vGS gesteuert und sein Verstärkungskoeffizient gm ist im Allgemeinen klein, sodass die Verstärkungsfähigkeit von MOSFET schlecht ist; Der Transistor ist ein stromgesteuertes Stromgerät und iC wird von iB (oder iE) gesteuert.
3. Das MOSFET-Gate zieht fast keinen Strom (ig»0); während die Basis des Transistors immer einen bestimmten Strom zieht, wenn der Transistor arbeitet. Daher ist der Gate-Eingangswiderstand des MOSFET höher als der Eingangswiderstand des Transistors.
4. MOSFET besteht aus mehreren Trägern, die an der Leitung beteiligt sind; Transistoren haben zwei Träger, Mehrträger und Minoritätsträger, die an der Leitung beteiligt sind. Die Konzentration der Minderheitsträger wird stark von Faktoren wie Temperatur und Strahlung beeinflusst. Daher haben MOSFETs eine bessere Temperaturstabilität und eine höhere Strahlungsbeständigkeit als Transistoren. MOSFETs sollten dort eingesetzt werden, wo die Umgebungsbedingungen (Temperatur usw.) stark variieren.
5. Wenn das Source-Metall und das Substrat des MOSFET miteinander verbunden werden, können Source und Drain austauschbar verwendet werden und die Eigenschaften ändern sich kaum; Wenn hingegen Kollektor und Emitter der Triode austauschbar verwendet werden, sind die Eigenschaften sehr unterschiedlich. Der β-Wert wird stark reduziert.
6. Der Rauschkoeffizient des MOSFET ist sehr klein. MOSFETs sollten so weit wie möglich in der Eingangsstufe von rauscharmen Verstärkerschaltungen und Schaltungen verwendet werden, die ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erfordern.
7. Sowohl MOSFET als auch Transistor können verschiedene Verstärkerschaltungen und Schaltkreise bilden, ersterer verfügt jedoch über einen einfachen Herstellungsprozess und bietet die Vorteile eines geringen Stromverbrauchs, einer guten thermischen Stabilität und eines breiten Betriebsspannungsbereichs der Stromversorgung. Daher wird es häufig in großen und sehr großen integrierten Schaltkreisen verwendet.
8. Der Transistor hat einen großen Einschaltwiderstand, während der MOSFET einen kleinen Einschaltwiderstand hat, nur einige hundert mΩ. In aktuellen elektrischen Geräten werden in der Regel MOSFETs als Schalter verwendet und ihr Wirkungsgrad ist relativ hoch.
WINSOK SOT-323-Einkapselungs-MOSFET
MOSFET vs. Bipolartransistor
MOSFET ist ein spannungsgesteuertes Gerät, und das Gate nimmt grundsätzlich keinen Strom auf, während ein Transistor ein stromgesteuertes Gerät ist und die Basis einen bestimmten Strom aufnehmen muss. Wenn der Nennstrom der Signalquelle extrem klein ist, sollte daher ein MOSFET verwendet werden.
MOSFET ist ein Leiter mit mehreren Trägern, während beide Träger eines Transistors an der Leitung beteiligt sind. Da die Konzentration der Minoritätsträger sehr empfindlich auf äußere Bedingungen wie Temperatur und Strahlung reagiert, eignen sich MOSFETs besser für Situationen, in denen sich die Umgebung stark ändert.
Neben der Verwendung als Verstärkergeräte und steuerbare Schalter wie Transistoren können MOSFETs auch als spannungsgesteuerte variable lineare Widerstände verwendet werden.
Source und Drain des MOSFET sind symmetrisch aufgebaut und können austauschbar verwendet werden. Die Gate-Source-Spannung des Verarmungsmodus-MOSFET kann positiv oder negativ sein. Daher ist die Verwendung von MOSFETs flexibler als die Verwendung von Transistoren.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. Okt. 2023
