De metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistor of MOSFET is een spanningsgestuurd apparaat dat is geconstrueerd met terminals zoals source, drain, gate & body om spanningen binnen circuits te versterken of te schakelen en wordt ook veel gebruikt in IC's voor digitale toepassingen. Deze worden ook gebruikt in analoge circuits zoals versterkers en filters. MOSFET's zijn voornamelijk ontworpen om de nadelen van FEITEN zoals hoge afvoerweerstand, matige ingangsimpedantie en langzame werking. MOSFET's zijn twee typen verbeteringsmodus en uitputtingsmodus. Dit artikel bespreekt een van de soorten MOSFET namelijk: uitputtingsmodus MOSFET – typen, werken met applicaties.
Wat is de uitputtingsmodus MOSFET?
Een MOSFET die normaal AAN wordt gezet zonder poortspanning toe te passen wanneer u verbinding maakt, staat bekend als een uitputtingsmodus MOSFET. In deze MOSFET loopt de stroom van de afvoerterminal naar de bron. Dit type MOSFET staat ook wel bekend als normaal op het apparaat.
Zodra een spanning is aangelegd aan de gate-aansluiting van de MOSFET, zal de afvoer naar het source-kanaal resistenter worden. Wanneer de poort-bronspanning meer verbetert, zal de stroom van de afvoer naar de bron afnemen totdat de stroom van de stroom van de afvoer naar de bron stopt.
Raadpleeg deze link voor meer informatie over: MOSFET als schakelaar
Uitputtingsmodus MOSFET-symbool
De MOSFET-symbolen voor de uitputtingsmodus voor p-kanaal en n-kanaal worden hieronder weergegeven. In deze MOSFET's vertegenwoordigen de pijlsymbolen het type MOSFET, zoals het P-type of N-type. Als het pijlsymbool naar binnen is gericht, is het n-kanaal en als het pijlsymbool buiten is, is het p-kanaal.
Hoe werkt de uitputtingsmodus MOSFET?
De uitputtings-MOSFET is standaard geactiveerd. Hier worden source & drain terminals fysiek aangesloten. Laten we, om de werking van de MOSFET te begrijpen, de soorten uitputtings-MOSFET begrijpen.
Soorten uitputtingsmodus MOSFET
De Uitputtingsmodus MOSFET-structuur: verschilt per type. De MOSFET's zijn twee typen p-kanaaluitputtingsmodus en n-kanaaluitputtingsmodus. Dus elk type MOSFET-structuur met uitputtingsmodus en de werking ervan wordt hieronder besproken.
N-kanaaluitputting MOSFET
De structuur van de N-Channel Depletion MOSFET wordt hieronder getoond. In dit type uitputtings-MOSFET zijn de source en drain verbonden door een kleine strook N-type halfgeleider. Het substraat dat in deze MOSFET wordt gebruikt, is een halfgeleider van het P-type en elektronen zijn de meeste ladingsdragers in dit type MOSFET. Hier zijn de source & drain zwaar gedoteerd.
De MOSFET-constructie van de N-kanaals uitputtingsmodus is hetzelfde in vergelijking met de MOSFET met de n-kanaals verbeteringsmodus, behalve dat de werking ervan anders is. De opening tussen de source- en drainterminals bestaat uit n-type onzuiverheden.
Wanneer we een potentiaalverschil toepassen tussen beide terminals, zoals source & drain, stroomt de stroom door het hele n-gebied van het substraat. Wanneer een negatieve spanning wordt aangelegd aan de gate-aansluiting van deze MOSFET, worden de ladingsdragers zoals elektronen afgestoten en naar beneden verplaatst binnen het n-gebied onder de diëlektrische laag. Er zal dus uitputting van ladingsdragers plaatsvinden binnen het kanaal.
De algehele geleidbaarheid van het kanaal wordt dus verminderd. In deze toestand zal, zodra dezelfde spanning op de GATE-aansluiting wordt toegepast, de afvoerstroom worden verlaagd. Zodra de negatieve spanning verder wordt verhoogd, bereikt deze de afknijpmodus .
Hier de afvoer stroom wordt gecontroleerd door de uitputting van ladingsdragers binnen het kanaal te veranderen, dus dit wordt genoemd uitputting MOSFET . Hier bevindt de afvoerterminal zich in een +ve-potentiaal, de gate-terminal in een -ve-potentiaal en de bron bevindt zich op '0'-potentiaal. De spanningsvariatie tussen afvoer naar de poort is dus hoog in vergelijking met bron tot poort, dus de breedte van de uitputtingslaag is hoog om af te voeren in vergelijking met de bronaansluiting.
P-kanaal uitputting MOSFET
In de P Channel depletion MOSFET verbindt een kleine strook halfgeleider van het P-type de source en drain. De source en drain zijn van P-type halfgeleider en het substraat is van N-type halfgeleider. De meeste ladingdragers zijn gaten.
De constructie van de p-kanaaluitputtings-MOSFET is geheel tegengesteld aan de MOSFET met de n-kanaaluitputtingsmodus. Deze MOSFET bevat een kanaal dat is gemaakt tussen de source & drain regio waar zwaar mee gedoteerd is p-type onzuiverheden. Dus in deze MOSFET wordt het n-type substraat gebruikt en is het kanaal p-type zoals weergegeven in het diagram.
Zodra we een +ve-spanning op de poortterminal van de MOSFET toepassen, worden minderheidsladingsdragers zoals elektronen in het p-type gebied aangetrokken door elektrostatische actie en vormen vaste negatieve onzuiverheidionen. Er zal zich dus een uitputtingsgebied vormen binnen het kanaal en bijgevolg wordt de geleidbaarheid van het kanaal verminderd. Op deze manier wordt de afvoerstroom geregeld door +ve spanning aan te leggen op de poortaansluiting.
Zodra we een +ve-spanning op de poortterminal van de MOSFET toepassen, worden minderheidsladingsdragers zoals elektronen in het p-type gebied aangetrokken door elektrostatische actie en vormen vaste negatieve onzuiverheidionen. Er zal zich dus een uitputtingsgebied vormen binnen het kanaal en bijgevolg wordt de geleidbaarheid van het kanaal verminderd. Op deze manier wordt de afvoerstroom geregeld door +ve spanning aan te leggen op de poortaansluiting.
Om dit type MOSFET van het uitputtingstype te activeren, moet de poortspanning 0V zijn en moet de afvoerstroomwaarde groot zijn, zodat de transistor zich in het actieve gebied bevindt. Dus nogmaals om deze MOSFET in te schakelen, wordt +ve spanning gegeven aan de source-aansluiting. Dus met voldoende positieve spanning en geen spanning op de basisterminal, zal deze MOSFET maximaal werken en een hoge stroomsterkte hebben.
Om een P-kanaal uitputtings-MOSFET te deactiveren, zijn er twee manieren waarop u de positieve bias-spanning kunt afsnijden, die de drain van stroom voorziet, anders kunt u een -ve spanning op de gate-aansluiting toepassen. Zodra een -ve spanning aan de gate-terminal wordt geleverd, wordt de stroom verlaagd. Naarmate de poortspanning negatiever wordt, neemt de stroom af totdat de stroom wordt uitgeschakeld, waarna de MOSFET in de 'UIT'-toestand staat. Dit stopt dus een grote bron om stroom af te voeren.
Dus als er weer -ve spanning wordt geleverd aan de gate-aansluiting van deze MOSFET, dan zal deze MOSFET minder geleiden en zal er minder stroom zijn over de source-drain-aansluiting. Zodra de poortspanning een bepaalde spanningsdrempel van -ve bereikt, wordt de transistor uitgeschakeld. Dus, -ve spanning schakelt de transistor uit.
Kenmerken
De afvoer MOSFET kenmerken: worden hieronder besproken.
Afvoerkenmerken van N-kanaaluitputting MOSFET
De afvoerkarakteristieken van de n-kanaaluitputtings-MOSFET worden hieronder weergegeven. Deze kenmerken zijn uitgezet tussen de VDS en IDSS. Als we de VDS-waarde blijven verhogen, zal de ID toenemen. Na een bepaalde spanning wordt de ID van de afvoerstroom constant. De verzadigingsstroomwaarde voor Vgs = 0 wordt IDSS genoemd.
Telkens wanneer de aangelegde spanning negatief is, zal deze spanning op de poortterminal de ladingsdragers zoals elektronen naar het substraat duwen. En ook gaten in dit p-type substraat zullen door deze elektronen worden aangetrokken. Dus door deze spanning zullen de elektronen in het kanaal opnieuw worden gecombineerd met gaten. De snelheid van de recombinatie hangt af van de toegepaste negatieve spanning.
Zodra we deze negatieve spanning verhogen, zal de recombinatiesnelheid ook toenemen, waardoor de nee zal afnemen. van elektronen beschikbaar binnen dit kanaal en zal de stroom effectief verminderen.
wanneer we de bovenstaande kenmerken observeren, zien we dat wanneer de VGS-waarde negatiever wordt, de afvoerstroom zal afnemen. Bij een bepaalde spanning wordt deze negatieve spanning nul. Deze spanning staat bekend als afknijpspanning.
Deze MOSFET werkt ook voor de positieve spanning, dus wanneer we de positieve spanning op de gate-terminal toepassen, worden de elektronen aangetrokken door het N-kanaal. Dus het nr. van elektronen binnen dit kanaal zal toenemen. Dus de stroomsterkte binnen dit kanaal zal toenemen. Dus voor de positieve Vgs-waarde zal de ID zelfs meer zijn dan IDSS.
Overdrachtskenmerken van N-kanaaluitputting MOSFET
De overdrachtskenmerken van de N-kanaaluitputtings-MOSFET worden hieronder weergegeven, die vergelijkbaar is met JFET. Deze kenmerken bepalen de belangrijkste relatie tussen de ID en VGS voor de vaste VDS-waarde. Voor de positieve VGS-waarden kunnen we ook de ID-waarde krijgen.
Daardoor zal de curve in de kenmerken zich naar rechts uitstrekken. Wanneer de VGS-waarde positief is, wordt de nee. van elektronen in het kanaal zal toenemen. Wanneer de VGS positief is, is dit gebied het versterkingsgebied. Evenzo, wanneer de VGS negatief is, staat dit gebied bekend als het uitputtingsgebied.
De belangrijkste relatie tussen de ID en Vgs kan worden uitgedrukt door ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. Door deze uitdrukking te gebruiken, kunnen we de ID-waarde voor de Vgs vinden.
Afvoerkenmerken van P-kanaal Depletion MOSFET
De afvoerkarakteristieken van de P-kanaaluitputtings-MOSFET worden hieronder weergegeven. Hier is de VDS-spanning negatief en de Vgs-spanning positief. Zodra we de Vgs blijven verhogen, neemt Id (afvoerstroom) af. Bij de afknijpspanning wordt deze Id (afvoerstroom) nul. Zodra de VGS negatief is, zal de ID-waarde zelfs hoger zijn dan IDSS.
Overdrachtskenmerken van P-kanaal Uitputting MOSFET
De overdrachtskarakteristieken van de P-kanaaluitputting-MOSFET worden hieronder getoond, wat een spiegelbeeld is van de n-kanaaluitputting-MOSFET-overdrachtskarakteristieken. Hier kunnen we zien dat de afvoerstroom verbetert in het positieve VGS-gebied vanaf het afkappunt tot IDSS, en vervolgens blijft toenemen wanneer de negatieve VGS-waarde toeneemt.
Toepassingen
De uitputtings-MOSFET-toepassingen omvatten het volgende.
- Deze uitputtings-MOSFET kan worden gebruikt in constante stroombron- en lineaire regelcircuits als a pass transistor .
- Deze worden op grote schaal gebruikt in een hulpvoedingscircuit voor opstarten.
- Normaal gesproken worden deze MOSFET's ingeschakeld wanneer er geen spanning wordt toegepast, wat betekent dat ze onder normale omstandigheden stroom kunnen geleiden. Dit wordt dus gebruikt in digitale logische circuits als belastingsweerstand.
- Deze worden gebruikt voor flyback-circuits binnen PWM-IC's.
- Deze worden gebruikt in telecomschakelaars, solid-state relais en nog veel meer.
- Deze MOSFET wordt gebruikt in spanningsvegende circuits, stroommonitorcircuits, led-array-drivercircuits, enz.
Dit is dus een overzicht van een uitputtingsmodus MOSFET - werkend met toepassingen. Hier is een vraag voor u, wat is een MOSFET in de verbeteringsmodus?
