Transistor efek medan MOS (FET) adalah sejenis perangkat semikonduktor yang bekerja berdasarkan prinsip efek medan. Dibandingkan dengan transistor bipolar pada umumnya, FET memiliki karakteristik impedansi masukan yang tinggi, noise rendah, rentang dinamis yang besar, konsumsi daya yang rendah dan integrasi yang mudah, serta telah banyak digunakan.

SLKOR MOSFET

Ada banyak jenis transistor efek medan, yang terutama dibagi menjadi transistor efek medan persimpangan dan transistor efek medan gerbang terisolasi. Semuanya memiliki saluran N dan saluran P.

Transistor efek medan gerbang juga disebut transistor efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET), yang dibagi menjadi transistor MOS tipe penipisan dan transistor MOS tipe peningkatan.

Transistor efek medan dapat dibagi menjadi transistor gerbang tunggal dan transistor gerbang ganda. FET gerbang ganda memiliki dua gerbang independen G1 dan G2, yang secara struktural setara dengan dua FET gerbang tunggal yang dihubungkan secara seri, dan perubahan arus keluarannya dikendalikan oleh dua tegangan gerbang. Fitur FET gerbang ganda ini akan memberikan kemudahan yang luar biasa bila digunakan sebagai penguat frekuensi tinggi, penguat yang dikontrol penguatan, mixer dan demodulator.

1. Jenis dan struktur sebagian besar tabung

MOSFET adalah sejenis FET (yang lainnya adalah JFET), yang dapat dibuat menjadi tipe peningkatan atau penipisan, saluran-P atau saluran-N. Namun, penerapan teoritisnya hanya memerlukan peningkatan transistor MOS saluran-N dan transistor MOS saluran-P jenis peningkatan, sehingga NMOS atau PMOS biasanya disebutkan. Adapun mengapa transistor deplesi MOS tidak digunakan, tidak disarankan untuk mengetahuinya. Sedangkan untuk dua transistor MOS tambahan ini, NMOS yang umum digunakan. Alasannya adalah resistansi on-nya rendah dan pembuatannya mudah. Oleh karena itu, dalam penerapan switching power supply dan penggerak motor, biasanya digunakan NMOS. Dalam pengenalan berikut, NMOS juga merupakan bit utama. Terdapat kapasitansi parasit antara ketiga pin transistor MOS, yang tidak kita perlukan, tetapi karena keterbatasan proses pembuatannya. Keberadaan kapasitansi parasit membuat perancangan atau pemilihan rangkaian penggerak menjadi lebih mudah, namun tidak ada cara untuk menghindarinya, yang akan dijelaskan secara rinci nanti. Dapat dilihat pada diagram skema transistor MOS terdapat dioda parasit antara saluran dan sumber. Dioda ini sangat penting ketika menggerakkan beban yang wajar. Kebetulan, dioda badan hanya ada pada transistor semikonduktor oksida logam tunggal, yang biasanya tidak ditemukan pada chip sirkuit terpadu.

2. Karakteristik konduksi MOSFET

On artinya, sebagai sebuah saklar, sama dengan saklar yang menutup. Fitur NMOS, ketika Vgs lebih besar dari nilai tertentu, maka akan menyala, yang cocok untuk kasus di mana sumber dibumikan (penggerak sisi rendah), selama tegangan gerbang mencapai 4V atau 10V. Ciri-ciri PMOS, bila Vgs kurang dari nilai tertentu maka akan menyala, cocok untuk sambungan sumber VCC (high-side drive). Namun, meskipun PMOS dapat dengan mudah digunakan sebagai driver kelas atas, NMOS biasanya digunakan sebagai driver kelas atas karena resistansinya yang tinggi, harga yang mahal, dan jenis AC yang sedikit.3. Tabung saklar semikonduktor oksida logam

3. Sakelar MOSFET 

Tidak peduli apakah kerugian itu NMOS atau PMOS, ada resistansi setelah konduksi, sehingga arus akan mengkonsumsi energi pada resistansi ini, yang disebut on-loss. Pilih transistor MOS dengan resistansi rendah untuk mengurangi kerugian. Biasanya, resistansi nyala pada tabung MOS berdaya rendah adalah sekitar puluhan miliohm, dan beberapa di antaranya dinyalakan dan dimatikan dalam beberapa miliohm. MOS tidak boleh selesai secara instan. Tegangan di kedua ujung MOS berkurang dan arus meningkat. Selama periode ini, hilangnya transistor MOS merupakan hasil kali tegangan dan arus, yang disebut switching loss. Secara umum, kerugian peralihan jauh lebih besar daripada kerugian konduksi, dan semakin cepat frekuensi peralihan, semakin besar kerugiannya. Produk tegangan dan arus sesaat sangat besar, dan kerugian yang diakibatkannya juga sangat besar. Memperpendek waktu peralihan dapat mengurangi setiap waktu konduksi; Pengurangan kerugian frekuensi switching dapat mengurangi waktu switching per satuan waktu. Kedua metode tersebut dapat mengurangi kerugian peralihan.

4. Penggerak MOSFET

Dibandingkan dengan transistor bipolar, secara umum transistor MOS diyakini tidak memerlukan arus untuk konduksi, tetapi hanya memerlukan tegangan GS yang lebih tinggi dari nilai tertentu. Mudah dilakukan, namun tetap membutuhkan kecepatan. Pada struktur transistor MOS terlihat adanya kapasitansi parasit antara GS dan GD. Secara teoritis, penggerak transistor MOS adalah pengisian dan pengosongan kapasitansi. Arus diperlukan untuk mengisi kapasitor. Karena kapasitor dapat dianggap sebagai korsleting pada saat pengisian, arus sesaat akan relatif besar.

Saat memilih/merancang driver transistor MOS, hal pertama yang harus diperhatikan adalah arus hubung singkat sesaat. Catatan kedua adalah bahwa NMOS yang biasa digunakan pada pengendaraan sisi tinggi mengharuskan tegangan gerbang saat dihidupkan lebih tinggi dari tegangan sumber. Di sisi lain, tegangan sumber dan tegangan pembuangan (VCC) dari transistor MOS penggerak sisi tinggi adalah sama, sehingga tegangan gerbangnya 4V atau 10V lebih tinggi dari VCC. Asumsikan bahwa dalam sistem yang sama, untuk memperoleh tegangan yang lebih besar dari VCC, diperlukan rangkaian boost khusus. Banyak penggerak motor yang terintegrasi dengan pompa pengisian daya. Perlu dicatat bahwa kapasitor eksternal yang sesuai harus dipilih untuk mendapatkan arus hubung singkat yang cukup untuk menggerakkan transistor semikonduktor oksida logam. 4V atau 10V yang disebutkan di atas adalah tegangan nyala transistor MOS umum, jadi pasti ada beberapa margin dalam desain. Selain itu, semakin tinggi tegangannya, semakin cepat kecepatan konduksinya dan semakin kecil resistansi konduksinya. Tabung MOS dengan tegangan konduksi rendah selalu digunakan dalam kategori yang berbeda, tetapi dalam sistem elektronik otomotif 12V, konduksi 4v biasa sudah cukup.

Parameter utama tabung MOS adalah sebagai berikut:

1. Tegangan tembus sumber gerbang BVGS-VGS Ketika arus gerbang IG meningkat tajam dari nol, tegangan sumber gerbang meningkat, yang disebut tegangan rusaknya sumber gerbang BVGS.

2. Tegangan nyala VT- Tegangan nyala (juga disebut tegangan ambang): ujung awal antara sumber S dan saluran pembuangan D membentuk saluran penghantar; -Tegangan gerbang yang diperlukan transistor MOS saluran-N standar adalah sekitar 3 ~ 6V-.-Nilai VT transistor MOS dapat dikurangi menjadi 2 ~ 3V setelah perbaikan proses.

3. Tegangan tembus sumber saluran BVDS- Dalam kondisi VGS=0 (mode peningkatan), VDS disebut tegangan rusaknya sumber saluran BVDS-ID dalam proses ketika ID mulai meningkat tajam. Ada dua alasan untuk pertumbuhan ini:

(1) Kerusakan longsoran pada lapisan penipisan di dekat sisi kiri saluran pembuangan.

(2) Kerusakan saluran pembuangan sumber-di beberapa MOS, panjang salurannya pendek. Meningkatnya VDS dari waktu ke waktu akan membuat lapisan penipisan saluran meluas ke wilayah sumber dari waktu ke waktu, sehingga panjang saluran menjadi nol, yaitu tembusan sumber saluran. Setelah punch-through, sebagian besar pembawa di daerah sumber akan langsung diserap oleh medan listrik di lapisan deplesi dan mencapai daerah drain, sehingga menghasilkan ID.4 yang besar. Karakteristik dari

4. Resistansi masukan DC RGS - yaitu, rasio tegangan yang diterapkan antara gerbang dan sumber terhadap arus gerbang - kadang-kadang dinyatakan dengan arus gerbang yang mengalir melalui gerbang RGS dari transistor semikonduktor oksida logam, yang dengan mudah melebihi 1010.5. Transkonduktansi frekuensi rendah GM-Di bawah kondisi bahwa VDS adalah nilai tetap, rasio variabel mikro arus saluran ke variabel mikro tegangan sumber gerbang yang menyebabkan perubahan ini disebut transkonduktansi-GM mencerminkan kemampuan kontrol tegangan sumber gerbang untuk mengalirkan arus-ini merupakan parameter penting untuk mengkarakterisasi kemampuan amplifikasi transistor MOS-biasanya dalam kisaran beberapa Ma/V.