Что такое MOSFET: основы, принцип работы и применение

Исследование туннельного эффекта для полевого транзистора с обратной связью N-типа

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Абстрактные

В этой статье исследовался туннельный эффект для полевого транзистора с обратной связью N-типа (NFBFET). NFBFET имеет высоколегированный NP-переход в области канала. Когда к NFBFET прикладывается напряжение сток-исток, происходит выравнивание между зоной проводимости N-области и валентной зоной P-области, и в поверхностной области NP-перехода может формироваться межзонный туннельный ток (BTBT). канал NFBFET. При концентрации легирования области закрытого канала (Ngc) составляет 4 × 10 18 см −3 , туннельный ток увеличивает токи отсечки примерно в 10 4 раз. Когда к NFBFET прикладывается напряжение затвор-исток, скорость туннелирования уменьшается из-за уменьшения выровненной области между полосами за счет более сильного поля затвора. В конце концов, туннельные токи исчезают в точке схода BTBT перед пороговым напряжением. Когда Ngc при увеличении с 4 · 10 18 до 6 · 10 18 туннельный ток генерируется не только в поверхностной, но и в объемной области. Кроме того, длина туннелирования короче на поверхности и в объеме, и, следовательно, больше увеличиваются токи утечки. Точка схода BTBT также увеличивается из-за увеличения скорости туннелирования на поверхности и в объемной области, поскольку Ngc увеличивается.

Ключевые слова: полевой транзистор с обратной связью, межзонное туннелирование, ток утечки, длина туннелирования

1. Введение

В последнее время металлооксид-полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET) подвергался сомнению из-за ограничения скорости переключения и масштабирования устройства. Эти проблемы затрудняют разработку интегральных схем (ИС) следующего поколения. Для решения этой проблемы были предложены новые устройства с крутым подпороговым наклоном (ПП), такие как МОП с ударной ионизацией (ИМОС) [1,2,3], туннельный полевой транзистор (ТПТ) [4,5,6,7 ,8,9,10], полевой транзистор с отрицательной емкостью (NCFET) [11,12] и полевой транзистор с обратной связью (FBFET) [XNUMX].

Среди них FBFET привлекает внимание как устройство следующего поколения благодаря комплементарной конструкции на основе MOS (CMOS) и высокому коэффициенту включения/выключения. FBFET работает на основе положительной обратной связи, поэтому FBFET имеет примерно нулевые характеристики подпорогового колебания и гистерезиса. Используя эти характеристики, были представлены различные схемы, такие как схемы памяти, логические элементы, биосенсоры и нейроморфные схемы [11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30, 2]. Было предложено несколько структур FBFET для достижения желаемой производительности для каждой схемы. Большинство структур основано на энергетической полосе S-образной формы (или полосовой модуляции) в области канала. В основном FBFET имеет структуру PNPN и PNiN, а семейство Z XNUMX -FET, которое работает по тому же механизму, имеет PiN. Энергетическая зона S-образной формы состоит из потенциального барьера и ямы. Потенциальный барьер контролирует инжекцию носителей в область закрытого канала. Несущие инжектируются за счет теплового излучения для регулировки напряжения затвор-исток. Затем носители накапливаются в незапертой области канала. Накопившиеся носители устраняют потенциальную яму, и, наконец, носители перетекают на другой боковой контакт путем диффузии. Эти механизмы создают положительную обратную связь между электроном и дыркой в ​​области канала, и поэтому энергетические зоны всех областей выравниваются. Когда потенциальный барьер и яма недостаточно высоки, чтобы создать энергетическую зону S-образной формы, FBFET работает как диод. Следовательно, для создания положительной обратной связи в области канала требуется сильнолегированная область или виртуально сильнолегированная область. Когда к FBFET прикладывается напряжение сток-исток, валентная зона потенциального барьера и зона проводимости потенциальной ямы выравниваются, и может генерироваться ток межзонного туннелирования (BTBT). Туннельный ток BTBT значительно снижает потенциальный барьер и, следовательно, увеличивается ток утечки и изменяется пороговое напряжение. До сих пор при исследовании электрических характеристик FBFET с использованием технологии автоматизированного проектирования (TCAD) использовались физические модели MOSFET и транзистора с биполярным переходом (BJT) в соответствии со структурой FBFET. В большинстве исследований туннельный ток в области канала не рассматривался. Чтобы точно исследовать электрические характеристики FBFET, необходимо учитывать туннельный ток, который мог возникнуть в области канала.

Читайте также:
Как правильно выбрать регулятор скорости для систем отопления | Ксилем США

В этой статье туннельный эффект в FBFET N-типа (NFBFET) исследуется с различными профилями легирования каналов. Во-первых, в разделе 2 будет представлена ​​диаграмма энергетических зон для описания условий моделирования и механизма FBFET. Затем в разделе 3 будут обсуждаться результаты моделирования электрических характеристик с учетом туннельного эффекта FBFET. Наконец, будет описан вывод. .

2. Результаты моделирования

2.1. Структура моделирования и параметр

На рис. 1 показана двумерная (2D) схематическая диаграмма NFBFET. Для моделирования использовалась структура PNPN, а NFBFET моделировался с помощью коммерческого симулятора ATLAS от Silvaco [2]. В таблице 31 показаны структурные параметры NFBFET. Концентрация легирования областей закрытого канала была переменной. Материал затвора-оксида – оксид алюминия (Al2O3), а работа выхода затвора равна 5.0 эВ. Для исследования электрических характеристик NFBFET использовались физические модели MOSFET и BJT. Эти модели включают модель подвижности, зависящую от поперечного поля (CVT), подвижность, зависящую от поля (FLDMOB), модель рекомбинации Шокли-Рида-Холла (SRH), модель рекомбинации Оже (AUGER), модель сужения запрещенной зоны (BGN) и модель Ферми-Дирака. расчетная модель (ФЕРМИ). Дополнительно для учета эффекта туннелирования использовалась нелокальная модель BTBT (BBT.NONLOCAL). Моделирование проводилось с помощью анализа переходных процессов, а длительные временные интервалы (~ 1 с) использовались для исследования характеристик постоянного тока NFBFET.

Что такое полевой МОП-транзистор: работа и его применение

Транзистор MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) представляет собой полупроводниковый прибор, который широко используется для коммутации и усиления электронных сигналов в электронных устройствах. МОП-транзистор представляет собой либо ядро, либо интегральную схему, которая спроектирована и изготовлена ​​на одном кристалле, поскольку устройство доступно в очень малых размерах. Внедрение устройства MOSFET внесло изменения в область коммутация в электронике. Приступим к подробному объяснению этой концепции.

Что такое MOSFET?

МОП-транзистор представляет собой четырехконтактное устройство, имеющее выводы истока (S), затвора (G), стока (D) и корпуса (B). Как правило, корпус полевого МОП-транзистора соединяется с выводом истока, образуя таким образом трехвыводное устройство, такое как полевой транзистор. МОП-транзистор обычно рассматривается как транзистор и используется как в аналоговых, так и в цифровых схемах. Это основное введение в МОП-транзистор. И общая структура этого устройства, как показано ниже:

Читайте также:
Ниша для телевизора над камином - фото и идеи | Хоузз

Из вышесказанного Структура MOSFET, функциональность MOSFET зависит от электрических изменений, происходящих в ширине канала вместе с потоком носителей (либо дырок, либо электронов). Носители заряда входят в канал через вывод истока и выходят через сток.

Ширина канала регулируется напряжением на электроде, который называется затвором и расположен между истоком и стоком. Он изолирован от канала очень тонким слоем оксида металла. Емкость MOS, которая существует в устройстве, является важной частью, в которой вся операция осуществляется через нее.

МОП-транзистор с клеммами

МОП-транзистор может работать двумя способами

  • Режим истощения
  • Режим улучшения

Режим истощения

При отсутствии напряжения на клемме затвора канал показывает максимальную проводимость. Тогда как, когда напряжение на выводе затвора положительное или отрицательное, проводимость канала уменьшается. Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о MOSFET в режиме истощения.

Режим отклоненияРежим улучшения

Когда на выводе затвора нет напряжения, устройство не проводит. Когда на выводе затвора имеется максимальное напряжение, устройство показывает повышенную проводимость.

Принцип работы MOSFET

Основной принцип устройства MOSFET состоит в том, чтобы иметь возможность контролировать напряжение и ток между выводами истока и стока. Он работает почти как переключатель, а функциональность устройства основана на МОП-конденсаторе. Конденсатор MOS является основной частью MOSFET.

Поверхность полупроводника в нижнем оксидном слое, расположенном между выводами истока и стока, может быть инвертирована с p-типа на n-тип путем приложения либо положительного, либо отрицательного напряжения затвора соответственно. Когда мы применяем отталкивающую силу для положительного напряжения на затворе, дырки, находящиеся под оксидным слоем, выталкиваются вниз вместе с подложкой.

Обедненная область заселена связанными отрицательными зарядами, которые связаны с атомами-акцепторами. При достижении электронов развивается канал. Положительное напряжение также притягивает в канал электроны из областей истока и стока n+. Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение затвора управляет электронами в канале. Вместо положительного напряжения, если мы приложим отрицательное напряжение, под слоем оксида будет сформирован дырочный канал.

Блок-схема полевого МОП-транзистора

Читайте также:
СОЕДИНЕНИЕ ПРОКЛАДОК ПЛИТКИ ИЗ РЕЗИНОВОЙ КРОШКИ - Peterson Ryan
P-канальный полевой МОП-транзистор

P-канальный MOSFET имеет область P-канала, расположенную между выводами истока и стока. Это четырехконтактное устройство с выводами затвора, стока, истока и корпуса. Сток и исток представляют собой сильно легированную р+-область, а тело или подложка — n-типа. Течение тока происходит в направлении положительно заряженных дырок.

Когда мы прикладываем отрицательное напряжение с силой отталкивания к клемме затвора, электроны, находящиеся под оксидным слоем, выталкиваются вниз в подложку. Обедненная область заселена связанными положительными зарядами, которые связаны с донорными атомами. Отрицательное напряжение затвора также притягивает дырки из области истока и стока p+ в область канала. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о P-Channel MOSFET.

Режим истощения P-канал P-канал Расширенный режим

N-канальный полевой МОП-транзистор

N-канальный MOSFET имеет N-канальную область, расположенную между выводами истока и стока. Это четырехконтактное устройство, имеющее выводы как затвор, сток, исток и корпус. В этом типе полевого транзистора сток и исток представляют собой сильно легированную область n +, а подложка или тело относятся к P-типу.

Ток в этом типе полевого МОП-транзистора происходит из-за отрицательно заряженных электронов. Когда мы прикладываем положительное напряжение с силой отталкивания к выводу затвора, отверстия, имеющиеся под оксидным слоем, проталкиваются вниз в подложку. Область обеднения населена связанными отрицательными зарядами, которые связаны с атомами акцептора.

При достижении электронов канал формируется. Положительное напряжение также притягивает в канал электроны из областей истока и стока n+. Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение затвора управляет электронами в канале. Если вместо положительного напряжения подать отрицательное, то под слоем оксида образуется дырочный канал. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о N-Channel MOSFET.

Канал N режима улучшения

Области действия MOSFET

По самому общему сценарию работа этого устройства происходит в основном в трех регионах, а именно:

  • Отсеченная область – Это область, в которой устройство будет находиться в выключенном состоянии и через него будет протекать нулевой ток. Здесь устройство функционирует как основной переключатель и используется так, как если бы они были необходимы для работы в качестве электрических переключателей.
  • Область насыщения – В этой области устройства будут иметь постоянное значение тока сток-исток без учета повышения напряжения между стоком и истоком. Это происходит только один раз, когда напряжение между стоком и истоком увеличивается больше, чем значение напряжения отсечки. В этом сценарии устройство работает как замкнутый переключатель, в котором протекает ток насыщенного уровня через сток к клеммам истока. Благодаря этому выбирается область насыщения, когда устройства должны выполнять коммутацию.
  • Линейная/Омическая область – Это область, в которой ток между стоком и истоком увеличивается с увеличением напряжения на пути сток-исток. Когда устройства MOSFET работают в этой линейной области, они выполняют функцию усилителя.
Читайте также:
Как положить плитку на лестницу? 10 простых шагов | Плитка Уэйл

Рассмотрим теперь коммутационные характеристики MOSFET.

Полупроводник, такой как MOSFET или транзистор с биполярным переходом, в основном функционирует как переключатель в двух сценариях: один находится в состоянии ON, а другой — в состоянии OFF. Чтобы рассмотреть эту функциональность, давайте взглянем на идеальные и практические характеристики устройства MOSFET.

Идеальные характеристики переключателя

Когда MOSFET должен функционировать как идеальный переключатель, он должен обладать следующими свойствами, а именно:

  • В состоянии ВКЛ должно быть текущее ограничение, которое он несет
  • В выключенном состоянии уровни напряжения блокировки не должны иметь каких-либо ограничений.
  • Когда устройство работает во включенном состоянии, значение падения напряжения должно быть нулевым.
  • Сопротивление в выключенном состоянии должно быть бесконечным.
  • Ограничений по скорости работы быть не должно.

Практические характеристики переключателя

Поскольку мир не просто привязан к идеальным приложениям, функционирование MOSFET применимо даже для практических целей. В практическом сценарии устройство должно иметь следующие свойства:

  • Во включенном состоянии возможности управления питанием должны быть ограничены, что означает ограничение протекания тока проводимости.
  • В выключенном состоянии уровни напряжения блокировки не должны ограничиваться.
  • Включение и выключение на конечное время ограничивает предельную скорость устройства и даже ограничивает рабочую частоту.
  • Во включенном состоянии устройства MOSFET будут минимальные значения сопротивления, при которых это приводит к падению напряжения при прямом смещении. Кроме того, существует конечное сопротивление в выключенном состоянии, которое обеспечивает обратный ток утечки.
  • Когда устройство работает с практическими характеристиками, оно теряет питание при включении и выключении. Это происходит даже в переходных состояниях.

Пример MOSFET в качестве переключателя

В схеме, приведенной ниже, расширенный режим и N-канальный полевой МОП-транзистор используются для переключения образца лампы с условиями ВКЛ и ВЫКЛ. Положительное напряжение на клемме затвора подается на базу транзистора, и лампа переходит в состояние ВКЛ, и здесь VGS =+v или при нулевом уровне напряжения устройство переходит в состояние OFF, где VGS= 0.

МОП-транзистор как переключатель

МОП-транзистор как переключатель

Если резистивная нагрузка лампы должна быть заменена индуктивной нагрузкой и подключена к реле или диоду, который защищен от нагрузки. В приведенной выше схеме это очень простая схема для переключения резистивной нагрузки, такой как лампа или светодиод. Но при использовании полевого МОП-транзистора в качестве переключателя с индуктивной или емкостной нагрузкой для устройства МОП-транзистора требуется защита.

Читайте также:
Полоски - Наши правила и запреты - Кит Кемп

Если в случае, когда MOSFET не защищен, это может привести к повреждению устройства. Чтобы полевой МОП-транзистор работал как аналоговое переключающее устройство, его необходимо переключать между областью отсечки, где VGS =0 и область насыщения, где VGS =+в.

описание видео

МОП-транзистор также может функционировать как транзистор, и он сокращенно называется полевым транзистором на основе оксида металла и кремния. Здесь само название указывало на то, что устройство может работать как транзистор. Он будет иметь P-канал и N-канал. Устройство подключается таким образом, используя четыре клеммы истока, затвора и стока, резистивная нагрузка 24 Ом подключается последовательно с амперметром, а вольтметр подключается через МОП-транзистор.

В транзисторе ток в затворе течет в положительном направлении, а вывод истока соединен с землей. В то время как в транзисторных устройствах с биполярным переходом ток течет по пути база-эмиттер. Но в этом устройстве ток не течет, потому что в начале затвора есть конденсатор, ему просто нужно только напряжение.

Этого можно добиться, продолжая процесс моделирования и переключая ВКЛ/ВЫКЛ. Когда переключатель включен, ток в цепи отсутствует, когда подключено сопротивление 24 Ом и напряжение 0.29 амперметра, мы находим незначительное падение напряжения на источнике, потому что на этом устройстве есть +0.21 В.

Сопротивление между стоком и истоком называется RDS. Из-за этого РДС падение напряжения возникает при протекании тока в цепи. RDS варьируется в зависимости от типа устройства (оно может варьироваться от 0.001, 0.005 до 0.05 в зависимости от типа напряжения).

Вот несколько концепций, которые стоит изучить:

1). Как выбрать MOSFET в качестве переключателя?

При выборе MOSFET в качестве переключателя необходимо соблюдать несколько условий, а именно:

  • Использование полярности канала P или N
  • Максимальные значения рабочего напряжения и тока
  • Увеличенный Rds ON, что означает, что сопротивление на клемме Drain to Source, когда канал полностью открыт
  • Повышенная рабочая частота
  • Вид упаковки К-220 и DPAck и многие другие.

2). Что такое эффективность переключателя MOSFET?

Основным ограничением при использовании полевого МОП-транзистора в качестве переключающего устройства является повышенное значение тока стока, на которое может быть рассчитано это устройство. Это означает, что RDS во включенном состоянии является решающим параметром, который определяет коммутационную способность MOSFET. Он представлен как отношение напряжения сток-исток к току стока. Он должен рассчитываться только в открытом состоянии транзистора.

Читайте также:
Человек голыми руками превращает песок ручья в железо, и этот процесс завораживает | Дигг

3). Почему переключатель MOSFET используется в повышающем преобразователе?

В общем, повышающему преобразователю для работы устройства нужен переключающий транзистор. Так, в качестве переключающих транзисторов используются МОП-транзисторы. Эти устройства используются, чтобы узнать значение тока и значения напряжения. Кроме того, учитывая скорость переключения и стоимость, они широко используются.

Таким же образом MOSFET можно использовать по-разному. и это

  • MOSFET как переключатель для светодиода
  • remove_circle_outline
  • MOSFET как переключатель для Arduino
  • Переключатель MOSFET для нагрузки переменного тока
  • Переключатель MOSFET для двигателя постоянного тока
  • Переключатель MOSFET для отрицательного напряжения
  • MOSFET как переключатель с Arduino
  • MOSFET как переключатель с микроконтроллером
  • Переключатель MOSFET с гистерезисом
  • МОП-транзистор как переключающий диод и активный резистор
  • MOSFET как уравнение переключения
  • Переключатель MOSFET для страйкбола
  • МОП-транзистор в качестве резистора переключающего затвора
  • МОП-транзистор как переключающий соленоид
  • Переключатель MOSFET с использованием оптопары
  • Переключатель MOSFET с гистерезисом

Применение полевого МОП-транзистора в качестве переключателя

Одним из ярких примеров этого устройства является его использование в качестве переключателя автоматической регулировки яркости в уличных фонарях. В наши дни многие огни, которые мы наблюдаем на автомагистралях, состоят из газоразрядных ламп высокой интенсивности. Но при использовании газоразрядных ламп потребляется повышенный уровень энергии.

Яркость не может быть ограничена в зависимости от требований, и поэтому должен быть переключатель для альтернативного метода освещения, и это светодиод. Использование светодиодной системы позволит преодолеть недостатки ламп высокой интенсивности. Основная идея, стоящая за его конструкцией, заключалась в том, чтобы управлять освещением непосредственно на шоссе с помощью микропроцессора.

Применение MOSFET в качестве переключателя

Этого можно добиться, просто изменив тактовые импульсы. По необходимости это устройство используется для коммутации ламп. Он состоит из платы Raspberry Pi, в которую включен процессор для управления. Здесь светодиоды могут быть заменены вместо HID, и они связаны с процессором через MOSFET. Микроконтроллер обеспечивает соответствующие рабочие циклы, а затем переключается на полевой МОП-транзистор, чтобы обеспечить высокий уровень интенсивности.

преимущества

Некоторые из преимуществ:

  • Он обеспечивает повышенную эффективность даже при работе при минимальном уровне напряжения.
  • Нет тока затвора, это создает большее входное сопротивление, что дополнительно обеспечивает повышенную скорость переключения для устройства.
  • Эти устройства могут работать при минимальных уровнях мощности и потребляют минимальный ток.
Читайте также:
Мексиканский гамак в NOVICA

Недостатки бонуса без депозита

Некоторые из недостатков:

  • Когда эти устройства работают при уровнях напряжения перегрузки, это создает нестабильность устройства.
  • Поскольку устройства имеют тонкий оксидный слой, это может привести к повреждению устройства при воздействии электростатических зарядов.

Приложения

  • Усилители, изготовленные из полевых МОП-транзисторов, широко используются в широком диапазоне частот.
  • Эти устройства обеспечивают регулировку двигателей постоянного тока.
  • Поскольку они имеют повышенную скорость переключения, они идеально подходят для создания усилителей с прерывателем.
  • Функционирует как пассивный компонент для различных электронных элементов.

В конце концов, можно сделать вывод, что для транзистора требуется ток, тогда как для полевого МОП-транзистора требуется напряжение. Требования к управлению для MOSFET намного лучше, намного проще по сравнению с BJT. А также знать Как подключить мосфет к коммутатору?

Основы полевого транзистора, рабочие типы и его применение

FET расшифровывается как полевой транзистор. Эти транзисторы предназначены для преодоления недостатков транзисторов с биполярным переходом. Поскольку базовые транзисторы имеют эмиттерный переход в режиме прямого смещения, это позволяет устройству работать на низких уровнях импеданса. Это вносит значительный уровень шума. Полевые транзисторы обладают всеми характеристиками, которые могут преодолеть недостатки транзисторов с биполярным переходом и могут стать хорошей заменой электронных ламп, а также биполярных транзисторов. Он также состоит из трех терминалов. Но эти клеммы называются истоком, стоком и затвором.

Эти полевые транзисторы известны своими униполярными характеристиками. Причина его характеристик заключается в том, что функционирование этого транзистора зависит от концентрации либо дырок, либо электронных носителей. Полевые транзисторы также могут использоваться в схемах переключения, схемах буферного усиления и в интегральных схемах.

Что такое ФЭТ?

Транзистор, который способен передавать сигналы от высокого сопротивления к низкому сопротивлению так же, как и биполярные переходные транзисторы, но за счет преодоления его недостатков униполярным способом, определяется как полевой транзистор (FET).

Полевой транзистор спроектирован таким образом, что существуют три вывода, известные как исток, затвор и сток. Эти клеммы отвечают за влияние большинства несущих, снабжая их возможными источниками напряжения. Это приводит к генерации тока. Поток тока можно контролировать, подавая напряжение, подтверждая характеристики того, что это устройство, управляемое напряжением.

Читайте также:
Портативная электростанция Goal Zero Yeti 200X

Типы полевых транзисторов

По своей конструкции полевые транзисторы классифицируются как

(1) Соединение полевого транзистора (JFET)

Работа этих JFET основана на каналах, сформированных между терминалами. Канал может быть как n-типа, так и p-типа. Из-за канала n-типа он называется n-канальным JFET, а из-за сформированного канала p-типа он называется p-канальным JFET.

Символ N-канального JFET

Обозначение N-канального JFET

JFET работает

Конструкция JFET аналогична конструкции BJT, она может быть сформирована с использованием материалов n-типа и p-типа. N-тип помещается между p-типами или p-типы помещаются между n-типами. Как и транзисторы NPN и PNP, сформированные в BJT, они также сформированы в FET. Эти JFET состоят из канала, который может быть n- или p-типа.

Символ для P-канала JFET

Символ для P-канала JFET

  • В зависимости от канала он известен как n-канальный JFET или p-канальный JFET.
  • Для n-канального полевого транзистора положительная сторона подключается к клемме истока.
  • Вывод стока получает самый высокий потенциал по сравнению с затвором в этом n-канальном полевом транзисторе.
  • Переход, образованный из-за взаимодействия стока и вывода затвора, будет находиться в обратном смещении.
  • По этой причине ширина области обеднения, находящейся вблизи стока, больше по сравнению с истоком.
  • Из-за этого условия большинство носителей заряда, которые представляют собой поток электронов, можно увидеть от выводов стока к истоку.
  • Поскольку этот потенциал на стоке имеет тенденцию к увеличению, поток носителей увеличивается, поток тока также увеличивается.
  • Но при некотором приращении напряжений на стоке и истоке протекание тока прекращается.
  • JFET широко известен своими характеристиками управления током путем подачи входного напряжения.
  • Значение входного импеданса в этом транзисторе находится на пике.
  • Когда JFET находится в идеальном режиме, на клемме затвора нет текущих данных.

Вот как работает n-канальный JFET. Только изменение полярности источников питания заставляет полевой транзистор работать как p-канальный JFET.

(2) Полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника (MOSFET)

В МОП-транзисторах функционирование основано на каналах, которые уже существуют или формируются при приложении напряжения. В зависимости от этих режимов работы МОП-транзисторы подразделяются на Режим истощения и режим улучшения. В режиме расширения канал индуцируется за счет приложения напряжения на затворе, но в режиме истощения полевой МОП-транзистор работает благодаря уже существующему в нем каналу.

Читайте также:
Отделка мебели: как обновить мебель

MOSFET

Типы МОП-транзисторов:

Модель истощения MOSFET также подразделяется на n-тип и p-тип. Единственная разница между ними заключается в осаждении субстратов. Из-за концентрации носителей, которые предпочтительно составляют большинство, происходит образование области, называемой истощением. Эта ширина истощения отвечает за эффект проводимости.

В расширенном режиме, когда на вывод затвора подается напряжение, превышающее пороговое напряжение, канал формируется. Это может быть n-тип для субстрата P-типа и p-тип для подсостояния N-типа. На основе режима улучшения формирования канала классифицируется как Усовершенствованный полевой МОП-транзистор N-типа и Усовершенствованный полевой МОП-транзистор P-типа. Полевой МОП-транзистор с усилением используется чаще, чем с истощением.

Смещение

Смещение полевого транзистора также выполняется как смещение транзистора. Это может быть фиксированное смещение, самосмещение и смещение потенциального делителя.

(1) Фиксированное смещение

Фиксированное смещение в полевом транзисторе можно получить, подав напряжение батареи. Затвор клеммы должен соединяться с отрицательным полюсом батареи, и через резистор не должно протекать ток.

(2) Предвзятость к себе

Как следует из названия, если для схемы не предусмотрено внешнее питание. Этот тип предвзятости известен как самопредвзятость. Любые изменения значений крутизны, отражающие искажение рабочей точки. Этими параметрами можно управлять, и на них нелегко повлиять при самосмещении.

(3) Потенциальное смещение делителя

Схема снабжена питанием на входе, но два резистора подключены таким образом, что напряжение на входе делится с помощью резисторов. Следовательно, эта схема называется делителем потенциала.
Эти методы смещения выбираются на основе необходимости и приращения значений проводимости.

Характеристики

Характеристики полевого транзистора в основном зависят от различных рабочих областей. Области: омические, насыщение, отсечка и область пробоя.

(1) Омическая область

Область, в которой крутизна показывает линейную характеристику, а ток на клеммном затворе противостоит сопротивлению, называется омической областью.

(2) Область насыщения

В этом регионе устройство полностью включено. В этом состоянии максимальный ток протекает через транзистор в установившемся режиме.

(3) Зона отсечки

В этой области не может быть очевидным протекание тока через транзистор. Поэтому его называют устройством в выключенном состоянии.

(4) Область пробоя

Когда приложенное напряжение превышает условие максимального значения напряжения, транзистор входит в состояние пробоя, что указывает на то, что транзистор сопротивляется протеканию тока.

Читайте также:
The Best Homes for Country Living - The House Designers

Приложения

Применение полевого транзистора заключается в следующем.

  1. Для таких приложений, как низкий уровень шума, эти типы транзисторов предпочтительнее.
  2. Полевые транзисторы имеют предпочтительное использование во время их применения в качестве буфера.
  3. Они используются в каскадных усилителях.
  4. Главной особенностью этого является то, что его входная емкость низка.
  5. Для аналогового переключения предпочтительнее полевой транзистор.
  6. Это предпочтительнее во время колебательных цепей.
  7. Для схем ограничения тока предпочтительны JFET.

Таким образом, полевые транзисторы имеют множество применений. Это может быть JFET или MOSFET, оба имеют множество применений, основанных на его сильно унифицированных характеристиках. Каждый из них предпочтителен в качестве переключателей и может использоваться в усилителях и т. д.…

FET как переключатель

Полевой транзистор можно использовать как одно из применений переключения, поскольку он может работать как в полностью включенном, так и в полностью выключенном состоянии. Подобно биполярным транзисторам, полевой транзистор также состоит из активной области, области отсечки и области насыщения, как упоминалось выше.

Поскольку напряжение, приложенное к стыку затвора и истока, равно нулю, то рабочее состояние полевого транзистора находится в состоянии насыщения, поскольку через него протекает максимальное количество тока. Когда приложенное напряжение меньше напряжения включения или более отрицательное.

Тогда считается, что рабочая область полевого транзистора находится в режиме отсечки. При его работе в области отсечки явное протекание тока по цепи отсутствует. Это причины, по которым полевой транзистор работает как переключатель. Когда полевой транзистор подключен к нагрузке параллельно, он действует как аналоговый переключатель. Полевые транзисторы также могут быть соединены последовательно, чтобы действовать как последовательный переключатель.

Таким образом, основная работа полевого транзистора, его типы и методы смещения обсуждались выше. Полевой транзистор с переходом – это первая классификация полевых транзисторов, которая классифицируется на основе переходов, образованных -типом или p-типом. Эта классификация полевых транзисторов на основе сформированных каналов известна как полевые МОП-транзисторы.

Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке для полевых транзисторов MCQs

Проанализировав типы полевых транзисторов, можете ли вы описать, какой из них лучше и наиболее предпочтителен среди JFET и MOSFET?

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: