Мосфеты что это: MOSFET — полевой транзистор. Как работает и для чего используется.

Введение в MOSFET: 11 важных пояснений

Тема обсуждения: основы MOSFET

• Что такое MOSFET?
• Основы MOSFET
• Типы MOSFET
• Принцип работы MOSFET
• Применение MOSFET
• Различные эффекты канала в основах MOSFET

Что такое MOSFET?

Определение MOSFET:

Игровой автомат Металл-оксид-полупроводник полевой эффект-трансистор (МОП-транзистор), представляет собой разновидность полевого транзистора с изолированным затвором, который состоит из управляемые полупроводники на основе оксидированного кремния ».

Различные типы MOS:

• · МОП-транзистор с каналом P
• · N-канальный полевой МОП-транзистор

Различные типы устройств MOSFET:

• · Режим улучшения MOSFET
• · MOSFET в режиме истощения

Символ MOSFETОсновы MOSFET: символ MOSFET

Принцип работы MOSFET:

Основы MOSFET

Полевой транзистор работает как проводящий полупроводниковый канал с двумя контактами – «ИСТОЧНИК» и «СЛИВ». Перемычка GATE может быть понята как двухконтактная схема, как МОП-структура, работающая в режиме выпрямительного обратного смещения. Обычно импеданс GATE выше в классических рабочих ситуациях.

Полевые транзисторы в соответствии с этими стандартами обычно представляют собой полевые транзисторы MOSFET, JFET, полевые транзисторы типа металл-полупроводник (MESFET) и полевые транзисторы с гетероструктурой. Из этих полевых транзисторов MOSFET является одним из важных и обычно используется для различных приложений.

В кремниевом МОП-транзисторе вывод GATE обычно изолирован специальным слоем SiO2. Носители заряда проводящего канала развивают противоположный заряд, в этом случае подложка p-типа для n-канала и «дырки» для подложки n-типа для p-канала. Это будет индуцироваться в полупроводнике на границе кремний-изолятор приложенным напряжением на клемме GATE. Электронный транзистор входит и выходит из канала на n + контактах истока и стока для n-канального полевого транзистора металл-оксид-полупроводник. Это будут p + контакты в полевом транзисторе металл-оксид-полупроводник p-типа.

Основы MOSFET: Типичный чип MOSFET с радиатором
Изображение кредита: Уиллтрон, Транзистор y disipador, CC BY-SA 3.0

Слой MOSFETОсновы MOSFET: слои MOSFET в структуре металл – оксид – полупроводник на кремнии p-типа Кредит изображения:MOS_Capacitor.png: Пиво охаре производная работа: Фред Устрица (говорить), МОП-конденсатор, CC BY-SA 3.0

Реализация MOSFET:

Полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник работают как в дискретной схеме, так и в качестве активного элемента. В настоящее время эти схемы уменьшены до субмикрометрового диапазона. В настоящее время для VLSI технологии, а в будущем будет существовать технология 0.1-микрометра с некоторым повышением скорости и диапазона интегрирования.

КМОП-технология сочетается с n-канальным и p-канальным полевым транзистором металл-оксид-полупроводник, чтобы потреблять очень мало энергии без ограничения производительности. Новая технология SOI обеспечивает трехмерную интеграцию с несколькими уровнями, что значительно увеличивает глупость интеграции. Новые и усовершенствованные структуры и сочетание технологии Bi-CMOS, возможно, приведут к дальнейшим улучшениям. Одна из новых областей CMOS – это разнообразие приложений от аудиоустройства с диапазоном кГц до современных беспроводных приложений, работающих в диапазоне ГГц.

Основы MOSFET: регионы MOSFET, кредит изображения – Сирил БАТТЕЙ, Боковой MOSFET, CC BY-SA 3.0

Эффект короткого канала в MOSFET:

Обычно размеры полевого транзистора оцениваются по соотношению сторон устройства. Это отношение длины затвора к активному вертикальному измерению полевого транзистора. Перпендикулярный размер для ширины оксида измеряется как параметр d_iглубина перехода истока и стока рассматривается как параметр r_j. Глубина истощения переходов истока и стока определяется параметром W_s и W_d соответственно. Низкое соотношение сторон соответствует характеристикам короткого канала.

                 L <L_мин(µм) = 0.4 [г_j(µм) г_i(Å) (Вт_d + W_s)²(µm²)]^1/3

Когда L меньше чем L_мин,.

Пороговое напряжение полевого транзистора металл-оксид-полупроводник определяется как V_T . Это напряжение будет затронуто разными способами в результате управления затвором. Как правило, истощающие заряды у истока и стока находятся под общим контролем. Заряд будет развивать умеренно большую часть носителя заряда GATE. Истощающий заряд возле стока раздувается с увеличением напряжения смещения сток-исток, вызывая дополнительный V_DS-зависимый сдвиг порогового напряжения _.

V_T представляет собой своего рода барьер в сочетании с носителем, инжектируемым из источника в направлении канала. Этот барьер значительно регулируется за счет использования напряжения смещения стока. В n-канале Полевые транзисторы, на стоке происходит падение порогового напряжения и одновременный рост порогового тока с ростом VDS.

Эффект сильного поля MOSFET:

В случае смещения сток-исток полевого транзистора возрастают до напряжения насыщения стока, которое обозначается как ‘V_Сб‘везде, где рядом со стоком создается более высокое электрическое поле. Скорость e- в этой области будет насыщаться. В области насыщения длина, рассматриваемая как ∆L сильного поля, увеличивается по мере роста источника с ростом V_DS, и действует так, как если бы длина действующего канала была уменьшена на параметр ∆L. Это явление называется модуляцией длины канала или просто CLM в основах MOSFET. Последующие упрощенные звенья проявления V_DSк длине насыщенной области:

                                             V_DS V =_P + V_α [exp (Δл / л) -1]]

где бы V_p, V_αи l – параметры, связанные со скоростью электронного насыщения. Вот, V_p – потенциал в точке насыщения в канале, который обычно оценивается параметром V_Сб. Такое согласие получено среди потенциальной сводки, полученной из имитационной модели 2D N-канального MOSFET.

Эффекты горячего носителя:

Эффект горячей несущей является одной из наиболее важных проблем при уменьшении размера полевого транзистора до субмикронного размера. Он уменьшает длину канала при сохранении высокого уровня мощности. Они увеличиваются до напряженности электрического поля и причин ускорения и нагрева носителей заряда. Комплексную модель тока подложки очень сложно моделировать на уровне схемы.

Температурная зависимость и самонагрев:

Базовая схема MOSFET работает в разных средах, в том числе в разных диапазонах температур. Тепло, создаваемое в результате рассеивания мощности в схеме, также является значительным, и при проектировании схемы также необходимо учитывать повышение температуры. Конструкция становится все более сложной, поскольку размер устройства становится очень маленьким, а рассеиваемая мощность увеличивается в зависимости от режима работы. Тепловые характеристики тщательно изучаются на различных моделях.

Для получения дополнительной информации об основах MOSFET и других статей, связанных с электроникой  нажмите сюда

MOSFET транзисторы обеднённого типа от IXYS – особенности и способы применения

MOSFET транзисторы обеднённого типа от IXYS – особенности и способы применения

Статья описывает особенности строения MOSFET транзисторов обеднённого типа (с собственным каналом) и возможные применения подобных транзисторов.

Автор Дмитрий Козлов

Американский производитель компонентов для силовой электроники IXYS предлагает семейство транзисторов обедненного (открытого) типа. Технологически это реализуется путём внедрения канала между стоком и истоком области с соответствующей электропроводимостью. В зависимости от степени легирования канала получают MOSFET транзисторы обогащённого и обеднённого типа. В транзисторах обогащённого типа при напряжении затвор-исток равно нулю ток равен так же равен нулю, тогда как в транзисторах обеднённого типа протекает ток стока. [1]

Рисунок 1. Схема включения транзистора обеднённого типа.

Транзисторы обедненного типа с собственным каналом (depletion mode) номинально открыты и пропускают ток, для закрытия транзистора необходимо приложить определённое напряжение (рис. 1). Таким образом, избыточное напряжение, ликвидируется при помощи защитного диода.
Силовые транзисторы IXYS выполняются по технологии DMOSFET (транзисторы двойной диффузии) и имеют вертикальную структуру, что позволяет с одной стороны иметь адекватную стоимость на рынке, с другой стороны выдерживать более высокое напряжение.
Компания IXYS в лице своего официального дистрибьютора на территории России ЭЛТЕХа выпустила на рынок 2 направления обеднённых MOSFET транзисторов: маломощные (таблица 1) и высокомощные MOSFET-транзисторы (таблица 2)

Таблица 1. Маломощные варианты исполнения MOSFET транзисторов обеднённого типа от IXYS.

Таблица 2. Высокомощные MOSFET транзисторы обеднённого типа от IXYS.

• Примечание:
  Vdsx – напряжение сток-исток
  Rds(on) – сопротивление в открытом состоянии
  Vgs(off) – пороговое напряжение
  Idss – ток утечки затвора
  Id(on) – непрерывный ток стока

MOSFET транзисторы обеднённого типа получили довольно широкое применение в современной электронике. Рассмотрим некоторые схемы использования транзисторов IXYS.

Одной из таких областей является построение прецизионного источника тока путем установки транзистора в схему с источниками опорного напряжения [2]. В таком случае транзистор компенсирует колебания напряжения питания. Источник тока в итоге обеспечивает общий ток нагрузки, включающий в себя ток через резистор и ток покоя. Такая схема позволяет получить прецизионный ток и сверхвысокий выходной импеданс.

Рисунок 2. Использование MOSFET транзистора для источника прецизионного тока.

Другим применением может стать создание нормально замкнутого твердотельного реле с использованием специализированного оптически изолированного драйвера. В примере (рис. 3) используется оптический драйвер IXYS FDA217. Для реализации реле используются 2 внешних MOSFET транзистора обеднённого типа CPC3980, объединённые для создания AC/DC ключа. Т.к. FDA217 имеет внутреннюю схему выключения, отпадает необходимость в нагрузочных резисторах.

Рисунок 3. Схема нормально замкнутого реле с применением транзисторов IXYS.

Многие задачи требуют использование стабилизатора напряжения с низким выходным напряжением и высоким входным напряжением от 120 В до 240 В. В большинстве схем используется входное напряжение не больше 15 В и довольно низкий ток потребления. На рисунке 4 приведена схема стабилизатора с высоким входным напряжением и использованием LDO регулятора с MOSFET транзистором обедненного типа. Естественно при подборе транзистора в такую схему необходимо учитывать мощность, которая будет рассеиваться на транзисторе.

Рисунок 4. Схема регулятора напряжения с высоким входным напряжением.

Эта схема также может применяться для подавления высоковольтных выбросов в цепи питания. Высоковольтные переходные процессы в области телекоммуникаций обычно возникают из-за воздействия разрядов молнии и паразитного излучения. В автомобилестроении и авиастроении главной причиной подобных процессов обычно являются индуктивные нагрузки.
Ещё одно применение MOSFET транзисторов обедненного типа – защита измерительных входов от подачи на них высокого напряжения (рис. 5). В таком случае транзистор обеднённого типа работает как ограничитель тока, а избыточное напряжение уходит во входной защитный диод.

Рисунок 5. Защита измерительных цепей при помощи MOSFET транзистора.

Таким образом, при помощи MOSFET транзисторов обедненного типа от IXYS можно решить широкий спектр задач. При этом применение транзисторов IXYS позволяет также сократить расходы относительно более дорогих вариантов реализации схем. Информацию о самых новых компонентах IXYS вы можете найти на сайте компании ЭЛТЕХ.

Литература:

1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том I: Пер. с нем. – М.: ДМК. Пресс, 2008
2. IXYS Integrated Circuits Division Application Note AN-500 Depletion-Mode Power MOSFETs and Applications

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы приносим свои извинения за доставленные неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

• Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
• Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs. com.
• Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Просмотр по категории

ПоискСеть

• беспроводная ячеистая сеть (WMN)
  Беспроводная ячеистая сеть (WMN) — это ячеистая сеть, созданная путем соединения узлов беспроводной точки доступа (WAP), установленных в …

• Wi-Fi 7

  Wi-Fi 7 — это ожидаемый стандарт 802.11be, разрабатываемый IEEE.

• сетевая безопасность

  Сетевая безопасность охватывает все шаги, предпринятые для защиты целостности компьютерной сети и данных в ней.

ПоискБезопасность

• Что такое модель безопасности с нулевым доверием?

  Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и …

• RAT (троянец удаленного доступа)

  RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью .

  ..

• атака на цепочку поставок

  Атака на цепочку поставок — это тип кибератаки, нацеленной на организации путем сосредоточения внимания на более слабых звеньях в организации …

ПоискCIO

• Пользовательский опыт

  Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и внедрения продукта, который обеспечит позитивное и …

• соблюдение конфиденциальности

  Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …

• контингент рабочей силы

  Временная рабочая сила — это трудовой резерв, члены которого нанимаются организацией по требованию.

SearchHRSoftware

• Поиск талантов

  Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса . ..

• удержание сотрудников

  Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования …

• гибридная рабочая модель

  Гибридная модель работы — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании…

SearchCustomerExperience

• CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика
  Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и ​​представляют…

• разговорный маркетинг

  Диалоговый маркетинг — это маркетинг, который вовлекает клиентов посредством диалога.

• цифровой маркетинг

  Цифровой маркетинг — это общий термин для любых усилий компании по установлению связи с клиентами с помощью электронных технологий.