MOSFET-transistoren (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) er en halvlederenhet som er mye brukt for å bytte formål og for forsterkning av elektroniske signaler i elektroniske enheter. En MOSFET er enten en kjerne eller en integrert krets der den er designet og produsert i en enkelt brikke fordi enheten er tilgjengelig i veldig små størrelser. Innføringen av MOSFET-enheten har ført til en endring i domenet til bytte inn elektronikk . La oss gå med en detaljert forklaring av dette konseptet.

Hva er MOSFET?

En MOSFET er en fire-terminal enhet som har kilde (S), gate (G), avløp (D) og kropp (B) terminaler. Generelt er kroppen til MOSFET i forbindelse med kildeterminalen og danner således en tre-terminal enhet som en felt-effekt transistor. MOSFET blir generelt sett på som en transistor og brukes i både de analoge og digitale kretsene. Dette er det grunnleggende introduksjon til MOSFET . Og den generelle strukturen til denne enheten er som nedenfor:

MOSFET

Fra ovennevnte MOSFET struktur , avhenger funksjonaliteten til MOSFET av de elektriske variasjonene som skjer i kanalbredden sammen med strømmen av bærere (enten hull eller elektroner). Ladebærerne går inn i kanalen gjennom kildeterminalen og går ut via avløpet.

Bredden på kanalen styres av spenningen på en elektrode som kalles porten, og den er plassert mellom kilden og avløpet. Den er isolert fra kanalen nær et ekstremt tynt lag av metalloksid. MOS-kapasiteten som finnes i enheten er det avgjørende avsnittet der hele operasjonen er på tvers av dette.

MOSFET med terminaler

En MOSFET kan fungere på to måter

Utarmingsmodus
Forbedringsmodus

Utarmingsmodus

Når det ikke er spenning over portterminalen, viser kanalen sin maksimale konduktans. Mens spenningen over portterminalen enten er positiv eller negativ, reduseres kanalens ledningsevne.

For eksempel

Forbedringsmodus

Når det ikke er spenning over portterminalen, leder ikke enheten. Når det er maksimal spenning over portterminalen, viser enheten forbedret ledningsevne.

Forbedringsmodus

Arbeidsprinsipp for MOSFET

Hovedprinsippet til MOSFET-enheten er å kunne kontrollere spenningen og strømmen mellom kilde- og avløpsterminalene. Det fungerer nesten som en bryter, og funksjonaliteten til enheten er basert på MOS-kondensatoren. MOS-kondensatoren er hoveddelen av MOSFET.

Halvlederoverflaten ved det nederste oksydlaget som er lokalisert mellom kilde- og avløpsterminalen kan inverteres fra p-type til n-type ved å påføre henholdsvis en positiv eller en negativ portspenning. Når vi bruker en frastøtende kraft for den positive grindspenningen, skyves hullene under oksydlaget nedover med underlaget.

Utarmingsregionen befolket av de bundet negative ladningene som er assosiert med akseptoratomene. Når elektroner er nådd, utvikles en kanal. Den positive spenningen tiltrekker seg også elektroner fra n + kilden og dreneringsregionene inn i kanalen. Nå, hvis en spenning påføres mellom avløpet og kilden, strømmer strømmen fritt mellom kilden og avløpet, og portens spenning styrer elektronene i kanalen. I stedet for den positive spenningen, hvis vi bruker en negativ spenning, vil det dannes en hullkanal under oksidlaget.

MOSFET-blokkskjema

P-Channel MOSFET

P-kanal MOSFET har en P-kanalregion plassert mellom kilde- og avløpsterminalene. Det er en fireterminalenhet som har terminalene som gate, avløp, kilde og kropp. Avløpet og kilden er sterkt dopet p + region og kroppen eller underlaget er av n-type. Strømmen går i retning av positivt ladede hull.

Når vi påfører den negative spenningen med frastøtende kraft ved portterminalen, skyves elektronene som er tilstede under oksydlaget nedover i substratet. Utarmingsregionen befolket av de bundet positive ladningene som er assosiert med giveratomer. Den negative portspenningen tiltrekker seg også hull fra p + kilden og dreneringsområdet inn i kanalområdet.

Utarmingsmodus P-kanal

P Channel Enhanced Mode

N- kanal MOSFET

N-Channel MOSFET har en N-kanalregion plassert mellom kilde- og avløpsterminalene. Det er en fireterminalenhet som har terminalene som gate, avløp, kilde, kropp. I denne typen felteffekttransistor er avløpet og kilden sterkt dopet n + region og substratet eller kroppen er av P-type.

Strømmen i denne typen MOSFET skjer på grunn av negativt ladede elektroner. Når vi påfører den positive spenningen med frastøtende kraft ved portterminalen, skyves hullene under oksydlaget nedover i underlaget. Utarmingsområdet er befolket av de bundet negative ladningene som er assosiert med akseptoratomene.

Ved rekkevidde av elektroner dannes kanalen. Den positive spenningen tiltrekker seg også elektroner fra n + kilden og dreneringsregionene inn i kanalen. Nå, hvis en spenning påføres mellom avløpet og kilden, strømmer strømmen fritt mellom kilden og avløpet, og portens spenning styrer elektronene i kanalen. I stedet for positiv spenning hvis vi bruker negativ spenning, vil det dannes en hullkanal under oksidlaget.

“typer lavpassfilter ”

Forbedringsmodus N Channel

MOSFET-operasjonsregioner

Til det mest generelle scenariet skjer driften av denne enheten hovedsakelig i tre regioner, og de er som følger:

Avskåret region - Det er regionen der enheten vil være i AV-tilstand, og det strømmer ingen strøm gjennom den. Her fungerer enheten som en grunnleggende bryter og er så benyttet som når de er nødvendige for å fungere som elektriske brytere.
Metningsregion - I denne regionen vil enhetene ha avløp til kildestrømverdien som konstant uten å vurdere forbedringen i spenningen over avløpet til kilden. Dette skjer bare en gang når spenningen over avløpet til kildeterminalen øker mer enn avspenningsverdien. I dette scenariet fungerer enheten som en lukket bryter der et mettet strømnivå over avløpet til kildeterminalene strømmer. På grunn av dette blir metningsområdet valgt når enhetene skal utføre bytte.
Lineær / ohmisk region - Det er regionen der strømmen over avløpet til kildeterminalen forbedres med økningen i spenningen over avløpet til kildebanen. Når MOSFET-enhetene fungerer i dette lineære området, utfører de forsterkerfunksjonalitet.

La oss nå vurdere bytteegenskapene til MOSFET

En halvleder som MOSFET eller Bipolar Junction Transistor fungerer i utgangspunktet som brytere i to scenarier, den ene er PÅ-tilstand og den andre er AV-tilstand. For å vurdere denne funksjonaliteten, la oss se på de ideelle og praktiske egenskapene til MOSFET-enheten.

Ideelle bryteregenskaper

Når en MOSFET skal fungere som en ideell bryter, bør den inneholde egenskapene nedenfor, og de er

I PÅ-tilstand må det være den nåværende begrensningen som den bærer
I AV-tilstand bør blokkering av spenningsnivåer ikke ha noen form for begrensninger
Når enheten fungerer i PÅ-tilstand, bør spenningsfallverdien være null
Motstanden i AV-tilstand skal være uendelig
Det bør ikke være noen begrensninger på driftshastigheten

Praktiske bryteregenskaper

Siden verden ikke bare holder fast ved ideelle applikasjoner, er funksjonen til MOSFET til og med anvendelig for praktiske formål. I det praktiske scenariet bør enheten inneholde egenskapene nedenfor

I PÅ-tilstand bør strømstyringsevnen begrenses, noe som betyr at strømmen av ledningsstrøm må begrenses.
I AV-tilstand bør blokkerende spenningsnivåer ikke begrenses
Slå PÅ og AV for begrensede tider begrenser enhetens begrensningshastighet og begrenser til og med funksjonsfrekvensen
I MOSFET-enhetens PÅ-tilstand vil det være minimale motstandsverdier der dette resulterer i spenningsfall i viderekoblingsspenning. Det eksisterer også endelig AV-tilstandsmotstand som gir omvendt lekkasjestrøm
Når enheten utfører praktiske egenskaper, mister den strømmen på PÅ og AV-forhold. Dette skjer også i overgangsstatene.

Eksempel på MOSFET som en bryter

I kretsarrangementet nedenfor brukes en forbedret modus og N-kanal MOSFET for å slå på en prøvelampe med forholdene PÅ og AV. Den positive spenningen ved portterminalen påføres basen til transistoren og lampen beveger seg i PÅ-tilstand og her V_GS= + v eller på null spenningsnivå, blir enheten til AV-tilstand der V_GS= 0.

“hvordan har trådløse medier påvirket telekommunikasjon ”

MOSFET Som bryter

Hvis lampens motstandsbelastning ble erstattet av en induktiv belastning og koblet til reléet eller dioden som er beskyttet mot lasten. I kretsen ovenfor er det en veldig enkel krets for å bytte en resistiv belastning som en lampe eller LED. Men når du bruker MOSFET som en bryter enten med induktiv belastning eller kapasitiv belastning, er beskyttelse nødvendig for MOSFET-enheten.

Hvis MOSFET ikke er beskyttet, kan det føre til skade på enheten. For at MOSFET skal fungere som en analog bryterenhet, må den byttes mellom avskjæringsområdet der V_GS= 0 og metningsområde der V_GS= + v.

Videobeskrivelse

MOSFET kan også fungere som en transistor, og den forkortes som Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor. Her indikerte selve navnet at enheten kan betjenes som en transistor. Den vil ha P-kanal og N-kanal. Enheten er koblet på en slik måte ved hjelp av de fire kilde-, port- og avløpsterminalene, og en resistiv belastning på 24Ω er koblet i serie med et amperemeter, og en spenningsmåler er koblet over MOSFET.

I transistoren er strømmen i porten i positiv retning, og kildeterminalen er koblet til bakken. Mens i bipolare kryssstransistoranordninger, er strømmen over basen til emitterbanen. Men i denne enheten er det ingen strømstrøm fordi det er en kondensator i begynnelsen av porten, den krever bare spenning.

Dette kan skje ved å fortsette med simuleringsprosessen og ved å slå PÅ / AV. Når bryteren er PÅ, er det ingen strømføring over kretsen, når motstanden på 24Ω og 0,29 av amperespenningen er koblet til, så finner vi det ubetydelige spenningsfallet over kilden fordi det er + 0,21V over denne enheten.

Motstanden mellom avløp og kilde blir betegnet som RDS. På grunn av denne RDS vises spenningsfallet når det er strøm i kretsen. RDS varierer avhengig av enhetstypen (den kan variere mellom 0,001, 0,005 og 0,05 basert på typen spenning.

Få av begrepene å lære er:

1). Hvordan velge MOSFET som bryter ?

Det er få forhold som skal observeres når du velger MOSFET som en bryter, og disse er følgende:

Bruk av polaritet enten P- eller N-kanal
En maksimal vurdering av driftsspenning og strømverdier
Økt Rds PÅ, noe som betyr at motstand ved Drain to Source terminal når kanalen er helt åpen
Forbedret driftsfrekvens
Pakking er av To-220 og DPAck og mange andre.

2). Hva er MOSFET-brytereffektivitet?

Den viktigste begrensningen når MOSFET betjenes som en bryterenhet, er den forbedrede avløpsstrømverdien som enheten kan være i stand til. Det betyr at RDS i PÅ-tilstand er den avgjørende parameteren som bestemmer MOSFETs koblingsevne. Det er representert som forholdet mellom avløpskildespenning og avløpsstrøm. Den må bare beregnes i PÅ-tilstanden til transistoren.

3). Hvorfor brukes MOSFET Switch i Boost Converter?

Generelt trenger en boost-omformer en byttetransistor for drift av enheten. Så som bytte transistor MOSFET brukes. Disse enhetene brukes til å kjenne gjeldende verdi og spenningsverdier. Også, med tanke på byttehastighet og kostnad, er disse mye ansatt.

På samme måte kan MOSFET også brukes på flere måter. og det er de

MOSFET som bryter for LED
remove_circle_outline
MOSFET som bryter for Arduino
MOSFET-bryter for vekselstrøm
MOSFET-bryter for DC-motor
MOSFET-bryter for negativ spenning
MOSFET som bryter med Arduino
MOSFET som en bryter med en mikrokontroller
MOSFET-bryter med hysterese
MOSFET som bryterdiode og aktiv motstand
MOSFET som en bryterligning
MOSFET-bryter for airsoft
MOSFET som motstand for bryterport
MOSFET som en koblings solenoid
MOSFET-bryter ved hjelp av en optokobler
MOSFET-bryter med hysterese

Bruk av MOSFET som en bryter

Et av de fremste eksemplene på denne enheten er at den brukes som en bryter er automatisk lysstyrkekontroll i gatelys. I disse dager består mange av lysene vi observerer på motorveier av utladningslamper med høy intensitet. Men å bruke HID-lamper forbruker økte energinivåer.

Lysstyrken kan ikke begrenses ut fra kravet, og på grunn av dette må det være en bryter for den alternative belysningsmetoden, og den er LED. Bruk av LED-system vil overvinne ulempene med høyintensitetslamper. Hovedkonseptet bak konstruksjonen av dette var å kontrollere lysene direkte på motorveier ved å bruke en mikroprosessor.

MOSFET-applikasjon som bryter

Dette kan oppnås bare ved å endre klokkepulsene. Basert på nødvendigheten, brukes denne enheten til å bytte lamper. Den består av et bringebær-pi-bord der det følger med en prosessor for administrering. Her kan LED-er erstattes i stedet for HID-er, og disse har en forbindelse med prosessoren gjennom MOSFET. Mikrokontrolleren leverer tilsvarende driftssykluser og bytter deretter til MOSFET for å gi et høyt intensitetsnivå.

Fordeler

Få av fordelene er:

Det genererer forbedret effektivitet selv når det fungerer på minimale spenningsnivåer
Det er ingen tilstedeværelse av portstrøm, dette skaper mer inngangsimpedans som ytterligere gir økt byttehastighet for enheten
Disse enhetene kan fungere ved minimale effektnivåer og bruker minimal strøm

Ulemper

Få av ulempene er:

Når disse enhetene fungerer på overbelastningsspenningsnivåer, skaper det ustabilitet av enheten
Som fordi enhetene har et tynt oksydlag, kan dette forårsake skade på enheten når de stimuleres av de elektrostatiske ladningene

applikasjoner

Applikasjonene til MOSFET er

Forsterkere laget av MOSFET brukes ekstremt i omfattende frekvensapplikasjoner
Reguleringen for DC-motorer er gitt av disse enhetene
Som fordi disse har forbedrede byttehastigheter, fungerer det som perfekt for konstruksjon av helikopterforsterkere
Fungerer som en passiv komponent for ulike elektroniske elementer.

Til slutt kan det konkluderes med at transistoren krever strøm mens MOSFET krever en spenning. Kjørekravet for MOSFET er mye bedre, mye enklere sammenlignet med en BJT. Og vet også Hvordan kobler jeg en Mosfet til en bryter?

Fotokreditter