Ein MOS-Feldeffekttransistor (FET) ist eine Art Halbleiterbauelement, das nach dem Prinzip des Feldeffekts arbeitet. Im Vergleich zu herkömmlichen Bipolartransistoren zeichnet sich der FET durch eine hohe Eingangsimpedanz, geringes Rauschen, einen großen Dynamikbereich, einen geringen Stromverbrauch und eine einfache Integration aus und ist weit verbreitet.

SLKOR MOSFET

Es gibt viele Arten von Feldeffekttransistoren, die hauptsächlich in Sperrschicht-Feldeffekttransistoren und Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate unterteilt werden. Sie alle verfügen über N-Kanal und P-Kanal.

Gate-Feldeffekttransistoren werden auch als Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) bezeichnet und in MOS-Transistoren vom Verarmungstyp und MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp unterteilt.

Feldeffekttransistoren können in Single-Gate-Transistoren und Double-Gate-Transistoren unterteilt werden. Der Doppel-Gate-FET verfügt über zwei unabhängige Gates G1 und G2, die strukturell zwei in Reihe geschalteten Single-Gate-FETs entsprechen, und die Änderung seines Ausgangsstroms wird durch zwei Gate-Spannungen gesteuert. Diese Funktion des Doppel-Gate-FET bietet großen Komfort, wenn er als Hochfrequenzverstärker, verstärkungsgesteuerter Verstärker, Mischer und Demodulator verwendet wird.

1. Arten und Strukturen von MOS-Röhren

MOSFET ist eine Art FET (die andere ist JFET), die als Anreicherungs- oder Verarmungstransistoren sowie als P-Kanal- oder N-Kanal-Transistoren ausgeführt sein können. Theoretische Anwendungen benötigen jedoch nur Anreicherungs-N-Kanal-MOS-Transistoren und Anreicherungs-P-Kanal-MOS-Transistoren, weshalb üblicherweise NMOS oder PMOS genannt wird. Es wird nicht empfohlen, herauszufinden, warum Verarmungs-MOS-Transistoren nicht verwendet werden. Von diesen beiden Anreicherungs-MOS-Transistoren wird üblicherweise NMOS verwendet. Der Grund dafür ist, dass der Einschaltwiderstand niedrig und die Herstellung einfach ist. Daher wird NMOS üblicherweise bei Anwendungen wie Schaltnetzteilen und Motorantrieben verwendet. In der folgenden Einführung ist NMOS auch das wichtigste Bit. Zwischen den drei Pins des MOS-Transistors besteht eine parasitäre Kapazität, die nicht benötigt wird, sondern auf Einschränkungen des Herstellungsprozesses zurückzuführen ist. Das Vorhandensein einer parasitären Kapazität erleichtert den Entwurf oder die Auswahl einer Treiberschaltung, lässt sich jedoch nicht vermeiden, wie später ausführlich beschrieben wird. Im Schaltplan des MOS-Transistors ist eine parasitäre Diode zwischen Drain und Source zu erkennen. Diese Diode ist beim Ansteuern einer angemessenen Last sehr wichtig. Die Body-Diode ist übrigens nur in einem einzelnen Metalloxid-Halbleitertransistor vorhanden, der in integrierten Schaltkreisen normalerweise nicht zu finden ist.

2. Leitungseigenschaften von MOSFET

Ein bedeutet, dass es als Schalter dem Schließen des Schalters entspricht. NMOS-Funktionen: Wenn Vgs größer als ein bestimmter Wert ist, wird es eingeschaltet, was für den Fall geeignet ist, dass die Quelle geerdet ist (Low-Side-Ansteuerung), solange die Gate-Spannung 4 V oder 10 V erreicht. Die Eigenschaften von PMOS: Wenn Vgs unter einem bestimmten Wert liegt, wird es eingeschaltet, was für die Quellenverbindung VCC (High-Side-Antrieb) geeignet ist. Obwohl PMOS problemlos als High-End-Treiber verwendet werden kann, wird NMOS aufgrund seines hohen Widerstands, seines hohen Preises und der wenigen AC-Typen normalerweise als High-End-Treiber verwendet.3. Schaltröhre aus Metalloxid-Halbleiter

3. MOSFET-Schalter 

Unabhängig davon, ob es sich um einen NMOS- oder einen PMOS-Verlust handelt, gibt es nach der Leitung einen Einschaltwiderstand, sodass der Strom die Energie an diesem Widerstand verbraucht, der als Einschaltverlust bezeichnet wird. Wählen Sie einen MOS-Transistor mit niedrigem Einschaltwiderstand, um den Einschaltverlust zu reduzieren. Normalerweise beträgt der Einschaltwiderstand von MOS-Röhren mit geringer Leistung etwa zehn Milliohm, und einige von ihnen werden in wenigen Milliohm ein- und ausgeschaltet. MOS darf nicht sofort abgeschlossen werden. Die Spannung an beiden Enden des MOS nimmt ab und der Strom steigt. Während dieser Zeit ist der Verlust des MOS-Transistors das Produkt aus Spannung und Strom, was als Schaltverlust bezeichnet wird. Im Allgemeinen ist der Schaltverlust weitaus größer als der Leitungsverlust, und je schneller die Schaltfrequenz, desto größer der Verlust. Das Produkt aus Momentanspannung und Strom ist sehr groß und der daraus resultierende Verlust ist ebenfalls sehr groß. Eine Verkürzung der Schaltzeit kann jede Leitungszeit verkürzen; Durch die Verlustreduzierung der Schaltfrequenz können die Schaltzeiten pro Zeiteinheit reduziert werden. Beide Methoden können den Schaltverlust reduzieren.

4. MOSFET-Ansteuerung

Im Vergleich zu Bipolartransistoren wird allgemein angenommen, dass MOS-Transistoren keinen Strom zum Leiten benötigen, sondern nur eine GS-Spannung über einem bestimmten Wert benötigen. Es ist einfach, aber wir brauchen trotzdem Geschwindigkeit. In der Struktur des MOS-Transistors können wir sehen, dass zwischen GS und GD eine parasitäre Kapazität besteht. Theoretisch erfolgt die Ansteuerung eines MOS-Transistors durch das Laden und Entladen von Kapazitäten. Zum Laden des Kondensators wird Strom benötigt. Da der Kondensator zum Zeitpunkt des Ladevorgangs als Kurzschluss betrachtet werden kann, ist der Momentanstrom relativ groß.

Bei der Auswahl/Entwurf von MOS-Transistortreibern muss zunächst auf den momentanen Kurzschlussstrom geachtet werden. Der zweite Hinweis ist, dass NMOS, die üblicherweise bei der High-Side-Ansteuerung verwendet werden, erfordert, dass die Gate-Spannung beim Einschalten höher als die Source-Spannung ist. Andererseits sind die Source-Spannung und die Drain-Spannung (VCC) des High-Side-Treiber-MOS-Transistors gleich, sodass die Gate-Spannung 4 V oder 10 V höher als VCC ist. Gehen Sie davon aus, dass im selben System eine spezielle Boost-Schaltung erforderlich ist, um eine Spannung größer als VCC zu erhalten. In viele Motortreiber sind Ladepumpen integriert. Es ist zu beachten, dass ein geeigneter externer Kondensator ausgewählt werden sollte, um ausreichend Kurzschlussstrom zum Ansteuern des Metalloxid-Halbleitertransistors zu erhalten. Die oben genannten 4 V oder 10 V sind die Einschaltspannung üblicher MOS-Transistoren, daher gibt es sicherlich einen gewissen Spielraum beim Design. Darüber hinaus ist die Leitungsgeschwindigkeit umso höher und der Leitungswiderstand umso kleiner, je höher die Spannung ist. MOS-Röhren mit niedriger Leitungsspannung werden in verschiedenen Kategorien immer verwendet, aber in 12-V-Automobilelektroniksystemen reicht eine normale 4-V-Leitung aus.

Die Hauptparameter der MOS-Röhre sind wie folgt:

1. Gate-Source-Durchbruchspannung BVGS-VGS Wenn der Gate-Strom IG von Null aus stark ansteigt, steigt die Gate-Source-Spannung, die als Gate-Source-Durchbruchspannung BVGS bezeichnet wird.

2. Einschaltspannung VT – Einschaltspannung (auch Schwellenspannung genannt): Das Anfangsende zwischen Source S und Drain D bildet einen leitenden Kanal; -Die erforderliche Gate-Spannung eines Standard-N-Kanal-MOS-Transistors beträgt etwa 3 bis 6 V. Der VT-Wert des MOS-Transistors kann nach Prozessverbesserung auf 2 bis 3 V reduziert werden.

3. Die Drain-Source-Durchbruchspannung BVDS- Unter der Bedingung VGS=0 (Anreicherungsmodus) wird VDS als Drain-Source-Durchbruchspannung BVDS-ID bezeichnet, wenn ID beginnt, stark anzusteigen. Für das Wachstum gibt es zwei Gründe:

(1) Lawinendurchbruch der Sperrschicht nahe der linken Seite des Abflusses.

(2) Drain-Source-Punch-Through-Durchbruch in einigen MOS, die Kanallänge ist kurz. Wenn Sie VDS von Zeit zu Zeit erhöhen, erstreckt sich die Drain-Verarmungsschicht von Zeit zu Zeit bis zum Source-Bereich, wodurch die Kanallänge Null wird, d. h. Drain-Source-Punch-Through. Nach dem Durchgriff werden die meisten Ladungsträger im Source-Bereich direkt vom elektrischen Feld in der Verarmungsschicht absorbiert und erreichen den Drain-Bereich, was zu einem großen ID.4 führt. Das Merkmal von

4. Der DC-Eingangswiderstand RGS – also das Verhältnis der zwischen Gate und Source angelegten Spannung zum Gate-Strom – wird manchmal durch den Gate-Strom ausgedrückt, der durch das Gate RGS eines Metalloxid-Halbleitertransistors fließt und leicht 1010.5 übersteigt. Niederfrequenz-Transkonduktanz GM – Unter der Bedingung, dass VDS ein fester Wert ist, wird das Verhältnis der Mikrovariablen des Drain-Stroms zur Mikrovariablen der Gate-Source-Spannung, die diese Änderung verursacht, als Transkonduktanz-GM bezeichnet und spiegelt die Steuerfähigkeit von wider Gate-Source-Spannung zum Drain-Strom – es ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung der Verstärkungsfähigkeit von MOS-Transistoren – normalerweise im Bereich von mehreren Ma/V.