Le transistor à effet de champ MOS (FET) est une sorte de dispositif semi-conducteur qui fonctionne sur le principe de l'effet de champ. Comparé aux transistors bipolaires courants, le FET présente les caractéristiques d'une impédance d'entrée élevée, d'un faible bruit, d'une large plage dynamique, d'une faible consommation d'énergie et d'une intégration facile, et a été largement utilisé.

SLKOR MOSFET

Il existe de nombreux types de transistors à effet de champ, qui sont principalement divisés en transistors à effet de champ à jonction et en transistors à effet de champ à grille isolée. Ils ont tous un canal N et un canal P.

Le transistor à effet de champ de grille est également appelé transistor à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique (MOSFET), qui est divisé en transistor MOS de type à déplétion et transistor MOS de type à amélioration.

Les transistors à effet de champ peuvent être divisés en transistors à grille unique et en transistors à double grille. Le FET à double grille possède deux portes indépendantes G1 et G2, qui sont structurellement équivalentes à deux FET à grille unique connectés en série, et la modification de son courant de sortie est contrôlée par deux tensions de grille. Cette fonctionnalité du FET à double porte apportera une grande commodité lorsqu'il sera utilisé comme amplificateur haute fréquence, amplificateur à gain contrôlé, mélangeur et démodulateur.

1. Types et structures des tubes mos

Le MOSFET est un type de transistor à effet de champ (l'autre étant le JFET), qui peut être à enrichissement ou à déplétion, à canal P ou à canal N. Cependant, l'application théorique ne nécessite que des transistors MOS à canal N et à canal P enrichis ; on parle donc généralement de NMOS ou de PMOS. Quant à la raison pour laquelle les transistors MOS à déplétion ne sont pas utilisés, il est déconseillé de chercher à savoir pourquoi. Quant à ces deux transistors MOS enrichis, le NMOS est couramment utilisé. En effet, sa faible résistance à l'état passant et sa facilité de fabrication expliquent sa faible résistance à l'état passant et sa facilité de fabrication. Par conséquent, dans les applications d'alimentation à découpage et de commande de moteurs, le NMOS est généralement utilisé. Dans l'introduction suivante, le NMOS est également le composant principal. Il existe une capacité parasite entre les trois broches du transistor MOS, ce qui n'est pas nécessaire, mais est dû aux limites du procédé de fabrication. La présence de capacité parasite facilite la conception ou le choix du circuit de commande, mais il est inévitable, ce qui sera décrit en détail plus loin. Le schéma du transistor MOS montre la présence d'une diode parasite entre le drain et la source. Cette diode est essentielle pour piloter une charge raisonnable. Par ailleurs, cette diode n'existe que dans un seul transistor à semi-conducteur à oxyde métallique, ce qui est généralement absent des circuits intégrés.

2. Caractéristiques de conduction du MOSFET

On signifie que, en tant qu'interrupteur, cela équivaut à la fermeture de l'interrupteur. Fonctionnalités NMOS : lorsque Vgs est supérieur à une certaine valeur, il s'allume, ce qui convient au cas où la source est mise à la terre (pilotage côté bas), tant que la tension de grille atteint 4 V ou 10 V. Les caractéristiques du PMOS, lorsque Vgs est inférieur à une certaine valeur, il s'allume, ce qui convient à la connexion source VCC (high-side drive). Cependant, bien que le PMOS puisse être facilement utilisé comme pilote haut de gamme, le NMOS est généralement utilisé comme pilote haut de gamme en raison de sa résistance élevée, de son prix élevé et du peu de types de courant alternatif.3. Tube de commutation à semi-conducteur à oxyde métallique

3. Commutateur MOSFET 

Peu importe que la perte soit NMOS ou PMOS, il y a une résistance à l'état passant après la conduction, donc le courant consommera l'énergie sur cette résistance, appelée perte à l'état passant. Choisissez un transistor MOS à faible résistance à l'état passant pour réduire la perte. Habituellement, la résistance à l'état passant des tubes MOS de faible puissance est d'environ plusieurs dizaines de milliohms, et certains d'entre eux s'allument et s'éteignent en quelques milliohms. Le MOS ne doit pas être complété instantanément. La tension aux deux extrémités du MOS diminue et le courant augmente. Pendant cette période, la perte du transistor MOS est le produit de la tension et du courant, appelée perte de commutation. Généralement, la perte de commutation est bien supérieure à la perte de conduction, et plus la fréquence de commutation est rapide, plus la perte est importante. Le produit de la tension instantanée et du courant est très grand, et la perte qui en résulte est également très importante. Le raccourcissement du temps de commutation peut réduire chaque temps de conduction ; La réduction des pertes de fréquence de commutation peut réduire les temps de commutation par unité de temps. Les deux méthodes peuvent réduire la perte de commutation.

4. Pilotage MOSFET

Par rapport aux transistors bipolaires, on pense généralement que les transistors MOS n'ont pas besoin de courant pour la conduction, mais seulement d'une tension GS supérieure à une certaine valeur. C'est facile à faire, mais nous avons quand même besoin de rapidité. Dans la structure du transistor MOS, on peut voir qu'il existe une capacité parasite entre GS et GD. Théoriquement, le pilotage du transistor MOS consiste à charger et décharger la capacité. Du courant est nécessaire pour charger le condensateur. Étant donné que le condensateur peut être considéré comme un court-circuit au moment de la charge, le courant instantané sera relativement important.

Lors de la sélection/conception de pilotes de transistors MOS, la première chose à prendre en compte est le courant de court-circuit instantané. La deuxième remarque est que le NMOS couramment utilisé dans le pilotage côté haut nécessite que la tension de grille lorsqu'il est activé soit supérieure à la tension de source. D'un autre côté, la tension de source et la tension de drain (VCC) du transistor MOS de commande côté haut sont les mêmes, donc la tension de grille est de 4 V ou 10 V supérieure à VCC. Supposons que dans le même système, afin d'obtenir une tension supérieure à VCC, un circuit élévateur spécial soit nécessaire. De nombreux pilotes de moteur sont intégrés aux pompes de charge. Il convient de noter qu'un condensateur externe approprié doit être sélectionné pour obtenir suffisamment de courant de court-circuit pour piloter le transistor à semi-conducteur à oxyde métallique. Le 4 V ou 10 V mentionné ci-dessus est la tension d'activation des transistors MOS courants, il y a donc certainement une certaine marge dans la conception. De plus, plus la tension est élevée, plus la vitesse de conduction est rapide et plus la résistance de conduction est faible. Les tubes MOS à faible tension de conduction sont toujours utilisés dans différentes catégories, mais dans les systèmes électroniques automobiles 12 V, une conduction ordinaire de 4 V suffit.

Les principaux paramètres du tube MOS sont les suivants :

1. Tension de claquage grille-source BVGS-VGS Lorsque le courant de grille IG augmente fortement à partir de zéro, la tension grille-source augmente, appelée tension de claquage grille-source BVGS.

2. Tension d'allumage VT- Tension d'allumage (également appelée tension de seuil) : l'extrémité de départ entre la source S et le drain D forme un canal conducteur ; -La tension de grille requise du transistor MOS à canal N standard est d'environ 3 ~ 6 V. -La valeur VT du transistor MOS peut être réduite à 2 ~ 3 V après amélioration du processus.

3. La tension de claquage drain-source BVDS- Dans la condition VGS = 0 (mode d'amélioration), VDS est appelé tension de claquage drain-source BVDS-ID dans le processus lorsque l'ID commence à augmenter fortement. Il y a deux raisons à cette croissance :

(1) Dégradation par avalanche de la couche d'épuisement près du côté gauche du drain.

(2) Panne drain-source dans certains MOS, la longueur du canal est courte. L'augmentation du VDS de temps en temps entraînera l'extension de la couche d'épuisement du drain jusqu'à la région source de temps en temps, ce qui rendra la longueur du canal nulle, c'est-à-dire le passage drain-source. Après le passage, la plupart des porteurs de la région source seront directement absorbés par le champ électrique dans la couche d'appauvrissement et atteindront la région de drain, ce qui entraînera un grand ID.4. La caractéristique de

4. La résistance d'entrée CC RGS, c'est-à-dire le rapport de la tension appliquée entre la grille et la source au courant de grille, est parfois exprimée par le courant de grille circulant à travers la grille RGS du transistor à semi-conducteur à oxyde métallique, qui dépasse facilement 1010.5. Transconductance basse fréquence GM-Sous la condition que VDS soit une valeur fixe, le rapport de la micro-variable du courant de drain à la micro-variable de la tension grille-source qui provoque ce changement est appelé transconductance-GM reflète la capacité de contrôle de tension grille-source pour drainer le courant - c'est un paramètre important pour caractériser la capacité d'amplification des transistors MOS - généralement dans la plage de plusieurs Ma/V.