什么是MOSFET:工作及其应用

MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)晶体管是一种半导体器件,广泛用于开关和电子器件中的电子信号放大。MOSFET是一个核心或集成电路,它是在一个单一的芯片设计和制造,因为该设备是在非常小的尺寸。MOSFET器件的引入带来了器件领域的变化切换电子产品必威网址下载. Let us go with a detailed explanation of this concept.

什么是mosfet?

MOSFET是一个四端器件源(S), gate (G), drain (D) and body (B) terminals. In general, The body of the MOSFET is in connection with the source terminal thus forming a three-terminal device such as a field-effect transistor. MOSFET is generally considered as a transistor and employed in both the analog and digital circuits. This is the basicMOSFET简介. And the general structure of this device is as below :


MOSFET
MOSFET

从上面的那样MOSFET结构, the functionality of MOSFET depends on the electrical variations happening in the channel width along with the flow of carriers (either holes or electrons). The charge carriers enter into the channel through the source terminal and exit via the drain.

通道的宽度由称为栅极的电极上的电压控制,并且它位于源和漏极之间。它与极薄的金属氧化物层附近的通道绝缘。设备中存在的MOS容量是整个操作遍及其的关键部分。

MOSFET With Terminals
MOSFET With Terminals

A MOSFET can function in two ways

  • 耗尽模式
  • 增强模式

耗尽模式

当栅极端子上没有电压时,通道显示其最大电导率。而当栅极端子上的电压是正的或负的时,则信道电导率降低。


例如

Deflection mode增强模式

当栅极端子上没有电压时,器件不导通。当栅极端子上的电压达到最大值时,器件的导电性增强。

增强模式
增强模式

MOSFET的工作原理

MOSFET器件的主要原理是能够控制源极和漏极之间的电压和电流。它的工作原理几乎像一个开关和功能的设备是基于MOS电容。MOS电容器是MOSFET的主要组成部分。

The semiconductor surface at the below oxide layer which is located between the source and drain terminal can be inverted from p-type to n-type by the application of either a positive or negative gate voltages respectively. When we apply a repulsive force for the positive gate voltage, then the holes present beneath the oxide layer are pushed downward with the substrate.

The depletion region populated by the bound negative charges which are associated with the acceptor atoms. When electrons are reached, a channel is developed. The positive voltage also attracts electrons from the n+ source and drain regions into the channel. Now, if a voltage is applied between the drain and source, the current flows freely between the source and drain and the gate voltage controls the electrons in the channel. Instead of the positive voltage, if we apply a negative voltage, a hole channel will be formed under the oxide layer.

MOSFET方框图
MOSFET方框图

P沟道MOSFET

P沟道MOSFET具有位于源极和漏极端子之间的P沟道区域。它是具有栅极,漏极,源和主体的终端的四端装置。漏极和源极是掺杂的p +区域,并且主体或基板是n型。电流流动呈带正电孔的方向。

当我们在栅端施加带有排斥力的负电压时,存在于氧化层下面的电子被向下推入衬底。由与施主原子有关的束缚正电荷填充的耗尽区。负栅极电压还将空穴从p+源极和漏极区域吸引到沟道区域。

耗尽模式P通道
耗尽模式P通道
P Channel Enhanced Mode
P Channel Enhanced Mode

N-通道MOSFET.

The N-Channel MOSFET has an N- channel region located in between the source and drain terminals. It is a four-terminal device having the terminals as gate, drain, source, body. In this type of Field Effect Transistor, the drain and source are heavily doped n+ region and the substrate or body are of P-type.

这种MOSFET中的电流流动是由带负电荷的电子引起的。当我们在栅端施加带有排斥力的正电压时,氧化层下面的空穴被向下推进到衬底中。耗尽区由与受主原子相关的束缚负电荷填充。

在电子到来时,形成通道。正电压还吸引来自N +源极和漏区的电子进入通道。现在,如果在漏极和源之间施加电压,则电流在源极和漏极之间自由流动,并且栅极电压控制通道中的电子。如果我们施加负电压,则在氧化物层下形成孔通道而不是正电压。

增强模式N Channel
增强模式N Channel

MOSFET工作区

在最一般的情况下,该设备的操作主要发生在以下三个区域:

  • Cut-off Region –它是设备在关闭条件下的区域,并且通过它有零电流流动。这里,该设备用作基本开关,并且如此采用,如当它们作为电气开关一样操作时。
  • Saturation Region –在这个区域,器件的漏源电流值将保持不变,而不考虑漏源间电压的增强。这种情况只发生一次,当通过漏极至源极端子的电压增加超过夹断电压值时。在这种情况下,该设备的功能就像一个闭合开关,饱和电流通过漏极到源极端子流动。因此,在假设设备执行切换时选择饱和区域。
  • Linear/Ohmic Region –它是漏极到源极端终端的电流的区域随着漏极两端的电压增强而增强。当MOSFET器件在该线性区域中的功能时,它们执行放大器功能。

现在让我们考虑一下MOSFET的开关特性

半导体,如MOSFET或双极结晶体管,基本上在两种情况下起开关的作用,一种是导通状态,另一种是关断状态。为了考虑这个功能,让我们来看看MOSFET器件的理想和实用特性。

Ideal Switch Characteristics

当一个MOSFET被认为是一个理想的开关时,它应该保持以下特性

  • 在ON条件下,必须有它所承载的当前限制
  • 在关闭条件下,阻塞电压电平不应持有任何类型的限制
  • 当设备在ON状态下工作时,电压降值应为空
  • 关闭状态下的电阻应该是无穷大的
  • 对操作速度不应该有限制

Practical Switch Characteristics

由于世界不仅坚持理想的应用,MOSFET的功能甚至适用于实际目的。在实际情况下,设备应保持以下属性

  • 在接通条件下,必须限制电源管理能力,这意味着必须限制传导电流的流动。
  • 在关闭状态下,阻塞电压水平不应有限
  • 打开和关闭有限时间限制了设备的限制速度,甚至限制了功能频率
  • 在MOSFET器件的ON条件下,将存在最小电阻值,从而导致转发偏压的电压降。此外,存在有限的截止状态电阻,可提供反向漏电流
  • When the device is performing in practical characteristics, it loses power on ON and OFF conditions. This happens even in the transition states too.

MOSFET作为开关的示例

在下面的电路布置中,使用增强模式和N沟道MOSFET在打开和关闭条件下切换样品灯。栅极端子上的正电压施加在晶体管的基极上,灯进入ON状态,此时为VGS=+v or at zero voltage level, the device turns to OFF condition where VGS=0.

MOSFET As Switch
MOSFET As Switch

如果灯的电阻负载是由电感负载替换并连接到受负载的继电器或二极管。在上述电路中,它是用于切换诸如灯或LED的电阻负载的非常简单的电路。但是,当使用MOSFET作为开关的归纳负载或电容负载,因此MOSFET设备需要保护。

If in the case when the MOSFET is not protected, it may lead to damage of the device. For the MOSFET to operate as an analog switching device, it needs to be switched between its cutoff region where VGS= 0和饱和区域,其中VGS=+v.

视频描述

MOSFET can also function as a transistor and it is abbreviated as Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor. Here, the name itself indicated that the device can be operated as a transistor. It will have P-channel and N-channel. The device is connected in such a way using the four source, gate, and drain terminals and a resistive load of 24Ω is connected in series with an ammeter, and a voltage meter is connected across the MOSFET.

在晶体管中,栅极中的电流在正方向上,并且源端子连接到地。虽然在双极连接晶体管器件中,电流跨越基极到发射极路径。但在该设备中,没有电流流量,因为门的开头有电容器,它只需要电压。

这可以通过进行模拟过程并通过开启/关闭来发生这种情况。当开关在电路上没有电流流动时,当连接电压的电阻24Ω和0.29的电压电压时,我们发现源的可忽略的电压下降,因为该设备+ 0.21V + 0.21V。

漏极和源之间的电阻被称为RDS。由于该RDS,当电路中有电流时出现电压降。RDS根据器件的类型而变化(基于电压类型,它可以在0.001,0.005和0.05之间变化。

要学习的概念很少有:

1)。如何选择MOSFET作为开关?

选择MOSFET作为交换机的同时有很少的条件,并且如下:

  • 极性使用P或N通道
  • A maximum rating of operating voltage and current values
  • 增加了RDS,这意味着当通道完全打开时,漏极到源端子的电阻
  • Enhanced operational frequency
  • 包装种类为-220和dpack等许多。

2)。什么是MOSFET切换效率?

操作MOSFET作为开关装置时的主要限制是设备可以能够的增强漏极电流值。这意味着RDS在条件下是决定MOSFET的切换能力的关键参数。表示为漏极源电压与漏极电流的比率。必须仅在晶体管的ON状态下计算。

3). Boost变换器为什么使用MOSFET开关?

通常,升压转换器需要用于设备的操作的开关晶体管。因此,使用开关晶体管MOSFET。这些设备用于了解电流值和电压值。此外,考虑到开关速度和成本,这些广泛采用。

同样,MOSFET也可以用多种方式。那些是

  • MOSFET作为LED的开关
  • remove_circle_outline.
  • MOSFET作为Arduino的开关
  • MOSFET switch for ac load
  • 用于直流电机的MOSFET开关
  • MOSFET switch for negative voltage
  • 用MOSFET作为开关与Arduino
  • MOSFET作为带有微控制器的开关
  • 带滞后的MOSFET开关
  • MOSFET作为开关二极管和有源电阻
  • MOSFET作为开关方程式
  • 适用于Airsoft的MOSFET开关
  • MOSFET as switch gate resistor
  • MOSFET作为开关电磁阀
  • 采用光耦合器的MOSFET开关
  • 带滞后的MOSFET开关

MOSFET作为开关的应用

该设备的最重要示例之一是用作交换机在路灯中自动亮度控制。如今,我们在高速公路观察到的许多灯包括高强度放电灯。但使用HID灯消耗增加的能量水平。

基于要求,亮度不能限制,并且由于这必须是替代照明方法的开关,并且它是LED。使用LED系统将克服高强度灯的缺点。建设背后的主要概念是通过利用微处理器来控制直接在高速公路上的灯。

MOSFET应用作为开关
MOSFET应用作为开关

这可以通过修改时钟脉冲来实现这一点。基于必要性,该设备用于开关灯。它由覆盆子PI板组成,其中包含一个处理器的处理器。这里,LED可以代替HID的位置,并且这些具有通过MOSFET与处理器的连接。微控制器提供相应的占空比,然后切换到MOSFET以提供高水平的强度。

优点

很少的优点是:

  • 即使在最小电压电平时运行,它也会产生增强的效率
  • 没有栅极电流的存在,这产生更多的输入阻抗,这进一步提供了设备的增加的开关速度
  • 这些设备可以在最小的功率水平下起作用,并使用最小电流

缺点

很少有缺点是:

  • 当这些设备在过载电压电平时运行时,它会产生设备的不稳定性
  • 由于装置具有薄氧化物层,这可能在静电电荷刺激时对装置产生损坏

Applications

The applications of MOSFET are

  • 由MOSFET制成的放大器在广泛的频率应用中得到了极大的应用
  • The regulation for DC motors are provided by these devices
  • As because these have enhanced switching speeds, it acts as perfect for the construction of chopper amplifiers
  • Functions as a passive component for various electronic elements.

最后,可以得出结论,晶体管需要电流而MOSFET需要电压。与BJT相比,MOSFET的驾驶要求更好,更简单。而且也知道How do I wire a Mosfet to a switch?

照片学分

19评论

  1. B.R. 说:

    Hi !
    非常有趣和明确的文章,即使是对谁不熟悉电子。我想知道我们在哪种日常生活电子设备中可以找到MOSFET…比如吸尘器和/或吹风机?

    1. 必威 体育 说:

      Hi B.R
      MoSFET是一种电压控制器件。它主要用于电子电路的开关和放大器。必威网址下载

  2. Ayushi Malhotra. 说:

    什么是金属在MOSFET中使用。

    1. 必威 体育 说:

      嗨Ayushi.
      铜和铝是制造MOSFET互连的金属

  3. Fitflop凉鞋销售 说:

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    你解释工作原则的方式令人印象深刻

  7. Santha Kumar. 说:

    你能解释一下mosfet在哪里放大吗。我也是一名电子专业的学生。请回复

  8. Arun 说:

    非常适合所有

  9. Zeenia Khan. 说:

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  10. Luder Mani. 说:

    Thank you sir.

  11. 基兰 说:

    很高兴阅读和简单地理解

  12. Aditya Gupta. 说:

    请把偏折改成折耗。

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    1. ravi. 说:

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      非常感谢。

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