El transistor de efecto de campo (FET) MOS es un tipo de dispositivo semiconductor que funciona según el principio de efecto de campo. En comparación con los transistores bipolares comunes, el FET tiene las características de alta impedancia de entrada, bajo ruido, amplio rango dinámico, bajo consumo de energía y fácil integración, y ha sido ampliamente utilizado.

SLKOR MOSFET

Hay muchos tipos de transistores de efecto de campo, que se dividen principalmente en transistores de efecto de campo de unión y transistores de efecto de campo de puerta aislada. Todos tienen canal N y canal P.

El transistor de efecto de campo de puerta también se llama transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET), que se divide en transistor MOS de tipo empobrecido y transistor MOS de tipo mejorado.

Los transistores de efecto de campo se pueden dividir en transistores de puerta única y transistores de puerta doble. El FET de doble puerta tiene dos puertas independientes G1 y G2, que son estructuralmente equivalentes a dos FET de puerta única conectados en serie, y el cambio de su corriente de salida está controlado por dos voltajes de puerta. Esta característica del FET de doble puerta brindará una gran comodidad cuando se utilice como amplificador de alta frecuencia, amplificador con control de ganancia, mezclador y demodulador.

1. Tipos y estructuras de tubos mos.

MOSFET es un tipo de FET (el otro es JFET), que se puede convertir en tipo de mejora o agotamiento, canal P o canal N. Sin embargo, la aplicación teórica solo necesita un transistor MOS de canal N de tipo mejorado y un transistor MOS de canal P de tipo mejorado, por lo que generalmente se menciona NMOS o PMOS. En cuanto a por qué no se utilizan transistores MOS de agotamiento, no se recomienda averiguarlo. En cuanto a estos dos transistores MOS mejorados, comúnmente se usa NMOS. La razón es que la resistencia es baja y es fácil de fabricar. Por lo tanto, en la aplicación de fuente de alimentación conmutada y accionamiento de motor, se suele utilizar NMOS. En la siguiente introducción, NMOS también es la parte principal. Hay capacitancia parásita entre los tres pines del transistor MOS, que no es lo que necesitamos, pero se debe a la limitación del proceso de fabricación. La existencia de capacitancia parásita facilita el diseño o la selección del circuito de activación, pero no hay forma de evitarlo, lo que se describirá en detalle más adelante. Se puede ver en el diagrama esquemático del transistor MOS que hay un diodo parásito entre el drenaje y la fuente. Este diodo es muy importante cuando se conduce una carga razonable. Por cierto, el diodo del cuerpo sólo existe en un único transistor semiconductor de óxido metálico, que normalmente no se encuentra en los chips de circuitos integrados.

2. Características de conducción del MOSFET

Encendido significa que, como interruptor, equivale al cierre del interruptor. Con las características NMOS, cuando Vgs es mayor que un cierto valor, se encenderá, lo cual es adecuado para el caso en que la fuente está conectada a tierra (conducción del lado bajo), siempre que el voltaje de la puerta alcance 4 V o 10 V. Las características de PMOS, cuando Vgs es menor que un cierto valor, se encenderá, lo cual es adecuado para la conexión de fuente VCC (unidad de lado alto). Sin embargo, aunque PMOS se puede usar fácilmente como controlador de alta gama, NMOS generalmente se usa como controlador de alta gama debido a su alta resistencia, alto precio y pocos tipos de CA.3. Tubo de interruptor semiconductor de óxido metálico

3. Interruptor MOSFET 

No importa si la pérdida es NMOS o PMOS, hay una resistencia después de la conducción, por lo que la corriente consumirá la energía en esta resistencia, lo que se llama pérdida. Elija un transistor MOS con baja resistencia para reducir la pérdida. Por lo general, la resistencia de encendido de los tubos MOS de baja potencia es de aproximadamente decenas de miliohmios, y algunos de ellos se encienden y apagan en unos pocos miliohmios. MOS no debe completarse instantáneamente. El voltaje en ambos extremos del MOS disminuye y la corriente aumenta. Durante este período, la pérdida del transistor MOS es el producto del voltaje y la corriente, lo que se denomina pérdida de conmutación. Generalmente, la pérdida de conmutación es mucho mayor que la pérdida de conducción y cuanto más rápida sea la frecuencia de conmutación, mayor será la pérdida. El producto del voltaje y la corriente instantáneos es muy grande y la pérdida resultante también es muy grande. Acortar el tiempo de conmutación puede reducir cada tiempo de conducción; La reducción de pérdidas de la frecuencia de conmutación puede reducir los tiempos de conmutación por unidad de tiempo. Ambos métodos pueden reducir la pérdida de conmutación.

4. Conducción MOSFET

En comparación con los transistores bipolares, generalmente se cree que los transistores MOS no necesitan corriente para la conducción, sino que solo necesitan un voltaje GS superior a un cierto valor. Es fácil de hacer, pero aún necesitamos velocidad. En la estructura del transistor MOS, podemos ver que existe una capacitancia parásita entre GS y GD. Teóricamente, el control del transistor MOS es la carga y descarga de capacitancia. Se necesita corriente para cargar el condensador. Debido a que el capacitor puede considerarse como un cortocircuito en el momento de la carga, la corriente instantánea será relativamente grande.

Al seleccionar/diseñar controladores de transistores MOS, lo primero a lo que hay que prestar atención es a la corriente de cortocircuito instantánea. La segunda nota es que NMOS comúnmente utilizado en la conducción del lado alto requiere que el voltaje de la puerta cuando se enciende sea mayor que el voltaje de la fuente. Por otro lado, el voltaje de fuente y el voltaje de drenaje (VCC) del transistor MOS de conducción de lado alto son los mismos, por lo que el voltaje de compuerta es 4 V o 10 V mayor que el VCC. Supongamos que en el mismo sistema, para obtener un voltaje mayor que VCC, se necesita un circuito de refuerzo especial. Muchos controladores de motor están integrados con bombas de carga. Cabe señalar que se debe seleccionar un condensador externo apropiado para obtener suficiente corriente de cortocircuito para accionar el transistor semiconductor de óxido metálico. Los 4V o 10V mencionados anteriormente son el voltaje de encendido de los transistores MOS comunes, por lo que ciertamente hay cierto margen en el diseño. Además, cuanto mayor sea el voltaje, más rápida será la velocidad de conducción y menor será la resistencia de conducción. Los tubos MOS con bajo voltaje de conducción siempre se utilizan en diferentes categorías, pero en sistemas electrónicos automotrices de 12 V, la conducción normal de 4 V es suficiente.

Los principales parámetros del tubo MOS son los siguientes:

1. Tensión de ruptura puerta-fuente BVGS-VGS Cuando la corriente de puerta IG aumenta bruscamente desde cero, aumenta la tensión puerta-fuente, lo que se denomina tensión de ruptura puerta-fuente BVGS.

2. Tensión de encendido VT- Tensión de encendido (también llamada tensión umbral): el extremo inicial entre la fuente S y el drenaje D forma un canal conductor; -El voltaje de compuerta requerido del transistor MOS de canal N estándar es de aproximadamente 3 ~ 6 V. -El valor VT del transistor MOS se puede reducir a 2 ~ 3 V después de la mejora del proceso.

3. El voltaje de ruptura de la fuente de drenaje BVDS- Bajo la condición de VGS=0 (modo de mejora), VDS se denomina voltaje de ruptura de la fuente de drenaje BVDS-ID en el proceso cuando ID comienza a aumentar bruscamente. Hay dos razones para el crecimiento:

(1) Desglose por avalancha de la capa de agotamiento cerca del lado izquierdo del drenaje.

(2) Desglose de la perforación de la fuente de drenaje: en algunos MOS, la longitud del canal es corta. Aumentar VDS de vez en cuando hará que la capa de agotamiento del drenaje se extienda a la región de origen de vez en cuando, haciendo que la longitud del canal sea cero, es decir, perforación de drenaje-fuente. Después de la perforación, la mayoría de los portadores en la región de origen serán absorbidos directamente por el campo eléctrico en la capa de agotamiento y alcanzarán la región de drenaje, lo que dará como resultado un ID.4 grande. La característica de

4. La resistencia de entrada de CC RGS, es decir, la relación de voltaje aplicado entre la puerta y la fuente a la corriente de la puerta, a veces se expresa mediante la corriente de puerta que fluye a través de la puerta RGS del transistor semiconductor de óxido metálico, que excede fácilmente 1010.5. Transconductancia de baja frecuencia GM: bajo la condición de que VDS sea un valor fijo, la relación entre la microvariable de la corriente de drenaje y la microvariable del voltaje de la fuente de puerta que causa este cambio se llama transconductancia; GM refleja la capacidad de control de voltaje de fuente de puerta para drenar la corriente; es un parámetro importante para caracterizar la capacidad de amplificación de los transistores MOS, generalmente en el rango de varios Ma/V.