Halbleiterbauelemente - MOSFET

Metal-oxide semiconductor field-effect transistors, auch als MOSFETs bekannt, haben eine größere Bedeutung und sind ein neues Mitglied der FET-Familie.

Es hat ein leicht dotiertes Substrat vom P-Typ, in das zwei hoch dotierte Zonen vom N-Typ diffundiert sind. Ein einzigartiges Merkmal dieses Geräts ist seine Torkonstruktion. Hier ist das Gate vollständig vom Kanal isoliert. Wenn eine Spannung an das Gate angelegt wird, entwickelt sich eine elektrostatische Ladung.

Zu diesem Zeitpunkt darf im Gate-Bereich der Vorrichtung kein Strom fließen. Das Tor ist auch ein Bereich der Vorrichtung, der mit Metall beschichtet ist. Im Allgemeinen wird Siliziumdioxid als Isoliermaterial zwischen dem Gate und dem Kanal verwendet. Aus diesem Grund ist es auch bekannt alsinsulated gate FET. Es gibt zwei weit verbreitete MOSFETs: i) Verarmungs-MOSFET ii) Verbesserungs-MOSFET.

D MOSFET

Die folgenden Abbildungen zeigen den n-Kanal-D-MOSFET und das Symbol. Das Gate bildet einen Kondensator mit dem Gate als einer Platte, und die andere Platte ist der Kanal mit der SiO 2 -Schicht als Dielektrikum. Wenn sich die Gate-Spannung ändert, ändert sich das elektrische Feld des Kondensators, was wiederum den Widerstand des n-Kanals ändert.

In diesem Fall können wir entweder eine positive oder eine negative Spannung an das Gate anlegen. Wenn der MOSFET mit einer negativen Gate-Spannung betrieben wird, wird er als Verarmungsmodus bezeichnet, und wenn er mit einer positiven Gate-Spannung betrieben wird, wird er als Verbesserungsbetriebsmodus des MOSFET bezeichnet.

Erschöpfungsmodus

Die folgende Abbildung zeigt einen n-Kanal-D-MOSFET im Depletion-Betriebsmodus.

Seine Funktionsweise ist wie folgt:

  • Die meisten Elektronen sind am Gate verfügbar, da das Gate negativ ist und die Elektronen von abstößt n Kanal.

  • Diese Aktion hinterlässt positive Ionen im Teil des Kanals. Mit anderen Worten, einige der freien Elektronen dernKanal sind erschöpft. Infolgedessen steht weniger Elektronen für die Stromleitung durch dien Kanal.

  • Je größer die negative Spannung am Gate ist, desto geringer ist der Strom von der Source zum Drain. Somit können wir den Widerstand des n-Kanals und den Strom von der Source zum Drain ändern, indem wir die negative Spannung am Gate variieren.

Verbesserungsmodus

Die folgende Abbildung zeigt einen n-Kanal-D-MOSFET im Enhancement-Betriebsmodus. Hier wirkt das Gate als Kondensator. In diesem Fall ist das Gate jedoch positiv. Es provoziert die Elektronen in dern Kanal und die Anzahl der Elektronen steigt in der n Kanal.

Eine positive Gate-Spannung erhöht oder erhöht die Leitfähigkeit des Kanals. Je größer die positive Spannung am Gate ist, desto größer ist die Leitung von der Source zum Drain.

Somit können wir den Widerstand des n-Kanals und den Strom von der Source zum Drain ändern, indem wir die positive Spannung am Gate variieren.

Übertragungseigenschaften des D - MOSFET

Die folgende Abbildung zeigt die Übertragungseigenschaften des D-MOSFET.

Wenn V GS negativ wird, fällt I D unter den Wert von I DSS , bis es Null erreicht und V GS = V GS (aus) (Verarmungsmodus). Wenn V GS Null ist, ist I D = I DSS, weil das Gate und die Source-Anschlüsse kurzgeschlossen sind. I D steigt über den Wert von I DSS an , wenn V GS positiv ist und sich der MOSFET im Verbesserungsmodus befindet.