Een cluster van veldeffecttransistoren
Een veldeffecttransistor of FET is een transistor, waarbij de uitgangsstroom wordt bestuurd door een elektrisch veld. FET wordt soms een unipolaire transistor genoemd omdat het een werking met een enkele drager betreft. De basistypen van FET-transistors zijn compleet verschillend van BJT transistor basics FET is een halfgeleiderinrichting met drie aansluitingen, met source-, drain- en gate-aansluitingen.
De ladingsdragers zijn elektronen of gaten, die van de bron naar een actief kanaal stromen om af te voeren. Deze elektronenstroom van bron naar afvoer wordt geregeld door de spanning die wordt aangelegd over de poort- en bronaansluitingen.
Soorten FET-transistor
Er zijn twee soorten FET's: JFET's of MOSFET's.
Junction FET
Een knooppunt-FET
De Junction FET-transistor is een type veldeffecttransistor die kan worden gebruikt als een elektrisch gestuurde schakelaar. De elektrische energie stroomt door een actief kanaal tussen bronnen naar afvoerterminals. Door een reverse toe te passen voorspanning naar de gate-aansluiting , het kanaal is gespannen zodat de elektrische stroom volledig is uitgeschakeld.
De junctie FET-transistor is verkrijgbaar in twee polariteiten
N-kanaal JFET
N-kanaal JFET
N-kanaal JFET bestaat uit een n-type staaf aan de zijkanten waarvan twee p-type lagen zijn gedoteerd. Het kanaal van elektronen vormt het N-kanaal voor het apparaat. Twee ohmse contacten worden gemaakt aan beide uiteinden van het N-kanaalapparaat, die met elkaar zijn verbonden om de poortaansluiting te vormen.
De source- en drainaansluitingen worden van de andere twee zijden van de staaf gehaald. Het potentiaalverschil tussen source- en drain-terminals wordt Vdd genoemd en het potentiaalverschil tussen source- en gate-terminals wordt Vgs genoemd. De ladingsstroom is te wijten aan de stroom van elektronen van bron naar afvoer.
Telkens wanneer een positieve spanning wordt aangelegd over de afvoer- en bronaansluitingen, stromen elektronen van de bron ‘S’ naar de afvoer ‘D’ aansluiting, terwijl de conventionele afvoerstroom Id door de afvoer naar de bron stroomt. Terwijl er stroom door het apparaat stroomt, is het in één toestand.
Wanneer een spanning met negatieve polariteit wordt aangelegd aan de poortaansluiting, wordt een uitputtingsgebied gecreëerd in het kanaal. De kanaalbreedte wordt verkleind, waardoor de kanaalweerstand tussen de source en drain toeneemt. Omdat de poort-bronovergang in tegengestelde richting is voorgespannen en er geen stroom in het apparaat vloeit, is het uitgeschakeld.
Dus als de spanning die op de poortaansluiting wordt aangelegd, wordt verhoogd, zal er in principe minder stroom van de bron naar de afvoer vloeien.
De N-kanaal JFET heeft een grotere geleidbaarheid dan de P-kanaal JFET. Dus de N-kanaal JFET is een efficiëntere geleider in vergelijking met P-kanaal JFET.
P-kanaal JFET
P-kanaal JFET bestaat uit een P-type staaf, aan twee zijden waarvan n-type lagen zijn gedoteerd. De gate-aansluiting wordt gevormd door de ohmse contacten aan beide zijden met elkaar te verbinden. Net als bij een N-kanaal JFET, worden de source- en drain-terminals van de andere twee zijden van de staaf gehaald. Een P-type kanaal, bestaande uit gaten als ladingsdragers, wordt gevormd tussen de source- en drainklem.
P-kanaal JFET-balk
Een negatieve spanning op de afvoer- en bronaansluitingen zorgt voor de stroom van de bron naar de afvoeraansluiting en het apparaat werkt in ohmse regio. Een positieve spanning op de poortaansluiting zorgt voor een verkleining van de kanaalbreedte, waardoor de kanaalweerstand toeneemt. Positiever is dat de poortspanning minder is dan de stroom die door het apparaat vloeit.
Kenmerken van p-kanaal Junction FET-transistor
Hieronder wordt de karakteristieke curve gegeven van de p-kanaal Junction Field Effect-transistor en verschillende werkingsmodi van de transistor.
Kenmerken van p-kanaalovergang FET-transistor
Afgesneden regio : Als de spanning die op de poortaansluiting wordt toegepast voldoende positief is voor het kanaal breedte minimaal , er vloeit geen stroom. Dit zorgt ervoor dat het apparaat zich in een afgesneden gebied bevindt.
Ohmse regio : De stroom die door het apparaat vloeit, is lineair evenredig met de aangelegde spanning totdat een doorslagspanning wordt bereikt. In dit gebied vertoont de transistor enige weerstand tegen de stroom.
Verzadigingsgebied : Wanneer de drain-source-spanning een zodanige waarde bereikt dat de stroom die door het apparaat vloeit constant is met de drain-source-spanning en alleen varieert met de gate-source-spanning, wordt gezegd dat het apparaat zich in het verzadigingsgebied bevindt.
Breek regio af : Wanneer de afvoerbronspanning een waarde bereikt die ervoor zorgt dat het uitputtingsgebied uitvalt, waardoor de afvoerstroom abrupt toeneemt, wordt gezegd dat het apparaat zich in het doorslaggebied bevindt. Dit doorslaggebied wordt eerder bereikt voor een lagere waarde van de drain-source-spanning wanneer de gate-source-spanning positiever is.
MOSFET-transistor
MOSFET-transistor
MOSFET-transistor, zoals de naam al doet vermoeden, is een p-type (n-type) halfgeleiderstaaf (met twee zwaar gedoteerde n-type gebieden erin gediffundeerd) met een metaaloxidelaag afgezet op het oppervlak en gaten uit de laag genomen om een bron te vormen en afvoeraansluitingen. Een metaallaag wordt op de oxidelaag afgezet om de poortaansluiting te vormen. Een van de basistoepassingen van de veldeffecttransistors is het gebruik van een MOSFET als schakelaar.
Dit type FET-transistor heeft drie aansluitingen: source, drain en gate. De spanning die op de poortterminal wordt toegepast, regelt de stroom van bron naar afvoer. Door de aanwezigheid van een isolerende laag metaaloxide heeft de inrichting een hoge ingangsimpedantie.
Typen MOSFET-transistor op basis van werkingsmodi
Een MOSFET-transistor is het meest gebruikte type veldeffecttransistor. MOSFET-werking wordt bereikt in twee modi, op basis waarvan MOSFET-transistors worden geclassificeerd. MOSFET-werking in versterkingsmodus bestaat uit een geleidelijke vorming van een kanaal, terwijl het in depletiemodus MOSFET bestaat uit een reeds diffuus kanaal. Een geavanceerde toepassing van MOSFET is CMOS
Verbetering MOSFET-transistor
Wanneer een negatieve spanning wordt aangelegd op de poortaansluiting van MOSFET, worden de positieve ladingdragende dragers of gaten dichter bij de oxidelaag geaccumuleerd. Er wordt een kanaal gevormd van de bron naar de afvoerterminal.
Verbetering MOSFET-transistor
Naarmate de spanning negatiever wordt, neemt de kanaalbreedte toe en loopt er stroom van de bron naar de afvoeraansluiting. Dus aangezien de stroom van stroom ‘verbetert’ met aangelegde poortspanning, wordt dit apparaat MOSFET van het Enhancement-type genoemd.
Uitputtingsmodus MOSFET-transistor
Een depletion-mode MOSFET bestaat uit een kanaal verspreid tussen de drain naar de source-terminal. Bij afwezigheid van enige poortspanning vloeit de stroom van bron naar afvoer vanwege het kanaal.
MOSFET-transistor met uitputtingsmodus
Wanneer deze poortspanning negatief wordt gemaakt, worden er positieve ladingen in het kanaal verzameld.
Dit veroorzaakt een uitputtingsgebied of gebied van immobiele ladingen in het kanaal en belemmert de stroom. Dus aangezien de stroomstroming wordt beïnvloed door de vorming van het uitputtingsgebied, wordt dit apparaat de uitputtingsmodus MOSFET genoemd.
Toepassingen met MOSFET als schakelaar
Het regelen van de snelheid van de BLDC-motor
MOSFET kan worden gebruikt als schakelaar om een DC-motor te bedienen. Hier wordt een transistor gebruikt om de MOSFET te activeren. PWM-signalen van een microcontroller worden gebruikt om de transistor in of uit te schakelen.
Het regelen van de snelheid van de BLDC-motor
Een logisch laag signaal van de microcontrollerpen zorgt ervoor dat de OPTO-koppeling werkt en een hoog logisch signaal genereert aan de uitgang. De PNP-transistor wordt afgesneden en dienovereenkomstig wordt de MOSFET geactiveerd en ingeschakeld. De drain- en source-aansluitingen zijn kortgesloten en de stroom loopt naar de motorwikkelingen zodat deze begint te draaien. PWM-signalen zorgen snelheidsregeling van de motor
Besturen van een reeks LED's:
Besturen van een reeks LED's
MOSFET-werking als schakelaar omvat de toepassing van het regelen van de intensiteit van een reeks LED's. Hier wordt een transistor, aangestuurd door signalen van externe bronnen zoals een microcontroller, gebruikt om de MOSFET aan te sturen. Wanneer de transistor is uitgeschakeld, krijgt de MOSFET de voeding en wordt deze ingeschakeld, waardoor de LED-array een goede voorspanning krijgt.
Lamp schakelen met MOSFET:
Lamp schakelen met MOSFET
MOSFET kan worden gebruikt als schakelaar om het schakelen van lampen te regelen. Ook hier wordt de MOSFET geactiveerd met behulp van een transistorschakelaar. PWM-signalen van een externe bron, zoals een microcontroller, worden gebruikt om de geleiding van de transistor te regelen en dienovereenkomstig schakelt de MOSFET in of uit, waardoor het schakelen van de lamp wordt geregeld.
We hopen dat we erin zijn geslaagd de beste kennis aan de lezers over het onderwerp veldeffecttransistors te verstrekken. We willen dat de lezers een eenvoudige vraag beantwoorden: hoe verschillen FET's van BJT's en waarom worden ze relatief vaker gebruikt.
Gelieve uw antwoorden samen met uw feedback in het commentaargedeelte hieronder.
Fotocredits
Een cluster van veldeffecttransistoren van alibaba
N-kanaal JFET door solarbotics
P-kanaal JFET-balk door wikimedia
P-kanaal JFET-karakteristieken curve door lerenoverelektronica
MOSFET-transistor door imimg
Verbetering MOSFET-transistor door circuit vandaag
