N-kanaal MOSFET: circuit, werking, verschillen en toepassingen

MOSFET is een soort transistor en wordt ook wel IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) of MIFET (Metal Insulator Field Effect Transistor) genoemd. In een MOSFET , het kanaal en de poort zijn gescheiden door een dunne SiO2-laag en vormen een capaciteit die verandert met de poortspanning. MOSFET werkt dus als een MOS-condensator die wordt bestuurd via de ingangspoort naar de bronspanning. Zo kan MOSFET ook als spanningsgestuurde condensator worden gebruikt. De structuur van de MOSFET is vergelijkbaar met de MOS-condensator omdat de siliciumbasis in deze condensator p-type is.

Deze worden ingedeeld in vier typen p-kanaalverbetering, n-kanaalverbetering, p-kanaaluitputting en n-kanaaluitputting. Dit artikel bespreekt een van de typen MOSFET zoals: N-kanaal MOSFET – werken met applicaties.

Wat is een N-kanaal MOSFET?

Een type MOSFET waarin het MOSFET-kanaal is samengesteld uit een meerderheid van ladingsdragers als stroomdragers zoals elektronen, staat bekend als N-kanaal MOSFET. Zodra deze MOSFET AAN is, zullen de meeste ladingsdragers door het kanaal bewegen. Deze MOSFET is een contrast met de P-Channel MOSFET.

Deze MOSFET bevat N- het kanaalgebied dat zich in het midden van de source & drain-terminals bevindt. Het is een apparaat met drie terminals waarbij de terminals G (gate), D (drain) en S (source) zijn. In deze transistor zijn de source & drain zwaar gedoteerd in het n+-gebied en is het lichaam of substraat van het P-type.

Werken

Deze MOSFET bevat een N-kanaalgebied dat zich in het midden van de source & drain-terminals bevindt. Het is een apparaat met drie terminals waarbij de terminals G (gate), D (drain) en S (source) zijn. In deze FET is de source & drain zwaar gedoteerd n+ gebied en is het lichaam of substraat van het P-type.

Hier wordt het kanaal gecreëerd bij de aankomst van elektronen. De +ve-spanning trekt ook elektronen aan van zowel de n+ source- als de drain-regio's in het kanaal. Zodra er een spanning tussen de afvoer en bronnen wordt aangelegd, stroomt de stroom vrijelijk tussen de bron en de afvoer en de spanning aan de poort regelt eenvoudigweg de elektronen van de ladingsdragers in het kanaal. Evenzo, als we -ve spanning toepassen op de gate-terminal, wordt er een gatkanaal gevormd onder de oxidelaag.

N-kanaal MOSFET-symbool

Het N-kanaal MOSFET-symbool wordt hieronder weergegeven. Deze MOSFET bevat drie terminals zoals source, drain en gate. Voor de n-kanaals mosfet is de richting van het pijlsymbool naar binnen. Het pijlsymbool geeft dus het kanaaltype aan, zoals P-kanaal of N-kanaal.

N-kanaals MOSFET-circuit

De schakelschema voor het aansturen van een borstelloze gelijkstroomventilator met N-kanaals mosfet en Arduino Uno rev3 wordt hieronder weergegeven. Dit circuit kan worden gebouwd met een Arduino Uno rev3-bord, n-kanaals mosfet, een borstelloze dc-ventilator en verbindingsdraden.

De MOSFET die in dit circuit wordt gebruikt, is een 2N7000 N-kanaal MOSFET en het is van het verbeteringstype, dus we moeten de uitgangspen van Arduino op hoog zetten om de ventilator van stroom te voorzien.

De aansluitingen van dit circuit volgen als;

• Sluit de bronpin van de MOSFET aan op GND
• De gate-pin van de MOSFET is verbonden met pin 2 van Arduino.
• De afvoerpin van MOSFET naar de zwarte draad van de ventilator.
• De rode draad van de borstelloze gelijkstroomventilator is verbonden met de positieve rail van het breadboard.
• Er moet een extra verbinding worden gemaakt van de Arduino 5V-pin naar de positieve rail van het breadboard.

Over het algemeen wordt een MOSFET gebruikt voor het schakelen en versterken van signalen. In dit voorbeeld wordt deze mosfet gebruikt als een schakelaar met drie terminals zoals gate, source & drain. De n-kanaals MOSFET is één type spanningsgestuurd apparaat en deze MOSFET's zijn verkrijgbaar in twee typen verbeteringsmosfet en uitputtingsmosfet.

Over het algemeen is een verbeterings-MOSFET uitgeschakeld zodra de Vgs (gate-source-spanning) 0 V is, dus er moet een spanning worden geleverd aan de gate-aansluiting zodat stroom door het drain-source-kanaal vloeit. Terwijl de uitputtings-MOSFET over het algemeen wordt ingeschakeld zodra de Vgs (gate-source-spanning) 0V is, zodat de stroom door de afvoer naar het source-kanaal stroomt totdat een +ve-spanning wordt gegeven aan de gate-aansluiting.

Code

ongeldige setup() {
// plaats hier je setup-code, om een ​​keer uit te voeren:
pinMode(2, UITGANG);

}

lege lus() {
// plaats hier je hoofdcode om herhaaldelijk uit te voeren:
digitalWrite(2, HOOG);
vertraging (5000);
digitalWrite(2, LAAG);
vertraging (5000);
}

Dus wanneer de 5v-voeding wordt gegeven aan de gate-terminal van mosfet, wordt de borstelloze gelijkstroomventilator ingeschakeld. Evenzo, wanneer de 0v wordt gegeven aan de gate-terminal van mosfet, wordt de ventilator UITGESCHAKELD.

Soorten N-kanaal MOSFET

De N-kanaal MOSFET is een spanningsgestuurd apparaat dat is ingedeeld in twee typen verbeteringstype en uitputtingstype.

N Channel Enhancement MOSFET

Een N-kanaal-MOSFET van het verbeteringstype is over het algemeen uitgeschakeld zodra de gate-naar-source-spanning nul volt is, dus er moet een spanning worden geleverd aan de gate-aansluiting zodat stroom door het drain-source-kanaal wordt geleverd.

De werking van een n-kanaalverbeterings-MOSFET is hetzelfde als een verbeterings-p-kanaal-MOSFET, met uitzondering van de constructie en werking. In dit type MOSFET kan een p-type substraat dat licht gedoteerd is het apparaatlichaam vormen. De source & drain-regio's zijn zwaar gedoteerd met n-type onzuiverheden.

Hier zijn de bron en het lichaam gewoonlijk verbonden met de aardklem. Zodra we een positieve spanning op de gate-terminal toepassen, zullen de minderheidsladingsdragers van het p-type substraat naar de gate-terminal trekken vanwege de positiviteit van de gate en het equivalente capacitieve effect.

De meerderheidsladingsdragers zoals elektronen en minderheidsladingsdragers van p-type substraat zullen naar de gate-terminal worden aangetrokken, zodat het een negatieve onbedekte ionenlaag vormt onder de diëlektrische laag door elektronen te recombineren met gaten.

Als we de positieve poortspanning continu verhogen, zal het recombinatieproces verzadigd raken na het drempelspanningsniveau, dan zullen ladingsdragers zoals elektronen zich beginnen op te bouwen op de plaats om een ​​vrij elektronen geleidend kanaal te vormen. Deze vrije elektronen zullen ook afkomstig zijn van de zwaar gedoteerde bron en het n-type gebied draineren.

Als we +ve spanning toepassen op de afvoerterminal, zal de stroom door het kanaal lopen. Dus de kanaalweerstand zal afhangen van de vrije ladingsdragers zoals elektronen in het kanaal en opnieuw zullen deze elektronen afhangen van de poortpotentiaal van het apparaat in het kanaal. Wanneer de vrije elektronenconcentratie het kanaal vormt en de stroom door het kanaal wordt verbeterd vanwege de toename van de poortspanning.

N-kanaaluitputting MOSFET

Over het algemeen wordt deze MOSFET geactiveerd wanneer de spanning aan de poort naar de bron 0 V is, dus stroomtoevoer van de afvoer naar het bronkanaal totdat een positieve spanning wordt aangelegd aan de poort (G) -aansluiting. De werking van de N-kanaaluitputtings-MOSFET is anders in vergelijking met de n-kanaalverbeterings-MOSFET. In deze MOSFET is het gebruikte substraat een p-type halfgeleider.

In deze MOSFET zijn zowel de source- als de drain-regio's zwaar gedoteerde n-type halfgeleiders. De opening tussen zowel de source- als de drain-regio wordt verspreid door n-type onzuiverheden.

Zodra we een potentiaalverschil tussen source & drain-terminals toepassen, stroomt de stroom door het n-gebied van het substraat. Wanneer we een -ve spanning op de gate-terminal toepassen, worden de ladingsdragers zoals elektronen ingetrokken en naar beneden verschoven in het n-gebied net onder de diëlektrische laag van siliciumdioxide.

Bijgevolg zullen er positieve onbedekte ionenlagen onder de Si02-diëlektrische laag zijn. Op deze manier zal er dus een uitputting van ladingsdragers plaatsvinden binnen het kanaal. De geleidbaarheid van het totale kanaal wordt dus verminderd.

In deze toestand, wanneer dezelfde spanning wordt toegepast op de afvoerterminal, zal de stroom bij de afvoer afnemen. Hier hebben we waargenomen dat de afvoerstroom kan worden geregeld door de uitputting van ladingsdragers in het kanaal te veranderen, dus het staat bekend als uitputtings-MOSFET.

Hier bevindt de poort zich in een -ve-potentiaal, de afvoer bevindt zich in een +ve-potentiaal en de bron bevindt zich op '0'-potentiaal. Als gevolg hiervan is het spanningsverschil groter tussen de afvoer naar de poort dan de bron naar de poort, daarom is de breedte van de uitputtingslaag meer naar de afvoer dan naar de bron.

Verschil tussen N-kanaal MOSFET en P-kanaal MOSFET

Het verschil tussen n-kanaal en p-kanaal mosfet omvat het volgende.

Een N-kanaal MOSFET testen

De stappen die betrokken zijn bij het testen van N-kanaal MOSFET worden hieronder besproken.

• Om een ​​n-kanaals MOSFET te testen, wordt een analoge multimeter gebruikt. Daarvoor moeten we de knop in het 10K-bereik plaatsen.
• Om deze MOSFET te testen, plaatst u eerst de zwarte sonde op de afvoerpen van de MOSFET en de rode sonde op de poortpen om de interne capaciteit in de MOSFET te ontladen.
• Verplaats daarna de rode kleursonde naar de bronpen terwijl de zwarte sonde nog op de afvoerpen zit
• Gebruik de rechtervinger om zowel de poort- als de afvoerpinnen aan te raken, zodat we kunnen zien dat de wijzer van de analoge multimeter opzij zal gaan naar het middenbereik van de schaal van de meter.
• Haal de rode sonde van de multimeter en ook de rechtervinger van de bronpen van de MOSFET en plaats de vinger opnieuw op de rode sonde en de bronpen, de aanwijzer blijft nog steeds in het midden van de multimeterschaal.
• Om het te ontladen, moeten we de rode sonde wegnemen en eenmalig de poortpin aanraken. Ten slotte zal dit de interne capaciteit weer ontladen.
• Nu moet een rode sonde opnieuw worden gebruikt om de bronpen aan te raken, dan zal de aanwijzer van de multimeter helemaal niet afbuigen zoals u hem eerder hebt ontladen door simpelweg de poortpen aan te raken.

Kenmerken

N-kanaal MOSFET heeft twee kenmerken, zoals afvoerkenmerken en overdrachtskenmerken.

Afvoerkenmerken

De afvoerkarakteristieken van de N-kanaal mosfet omvatten het volgende.

• De afvoerkarakteristieken van de n-kanaals mosfet zijn uitgezet tussen de uitgangsstroom en de VDS, die bekend staat als afvoer naar bronspanning VDS.
• Zoals we in het diagram kunnen zien, plotten we voor verschillende Vgs-waarden de huidige waarden. We kunnen dus verschillende grafieken van de afvoerstroom in het diagram zien, zoals de laagste Vgs-waarde, maximale Vgs-waarden, enz.
• In de bovenstaande kenmerken zal de stroom constant blijven na enige afvoerspanning. Daarom is een minimale spanning voor de afvoer naar de bron vereist om MOSFET te laten werken.
• Dus als we 'Vgs' verhogen, wordt de kanaalbreedte vergroot en wat resulteert in meer ID (afvoerstroom).

Overdrachtskenmerken

De overdrachtskenmerken van N-kanaal mosfet omvatten het volgende.

• De overdrachtskarakteristieken zijn ook bekend als de transconductantiecurve die wordt uitgezet tussen de ingangsspanning (Vgs) en uitgangsstroom (ID).
• In het begin, wanneer er geen poort naar de bronspanning (Vgs) is, zal er veel minder stroom vloeien zoals in microampères.
• Zodra de poort-naar-bronspanning positief is, neemt de afvoerstroom geleidelijk toe.
• Daarna is er een snelle toename binnen de afvoerstroom die gelijk is aan een toename in vgs.
• De afvoerstroom kan worden bereikt via Id= K (Vgsq-Vtn)^2.

Toepassingen

De toepassingen van n channel mosfe t omvat het volgende.

• Deze MOSFET's worden vaak gebruikt in toepassingen met laagspanningsapparaten, zoals een volledige brug en B6-brugopstelling met behulp van de motor en een DC-bron.
• Deze MOSFET's zijn nuttig bij het omschakelen van de negatieve voeding voor de motor in de omgekeerde richting.
• Een n-kanaals MOSFET werkt in verzadigings- en afsnijgebieden. dan werkt het als een schakelcircuit.
• Deze MOSFETS worden gebruikt om de LAMP of de LED AAN/UIT te schakelen.
• Deze hebben de voorkeur in toepassingen met hoge stroomsterkte.

Dit gaat dus allemaal over een overzicht van n kanalen mosfet - werkend met toepassingen. Hier is een vraag voor jou, wat is p-kanaal mosfet?