MOS veldeffecttransistor (FET) is een soort halfgeleiderapparaat dat werkt volgens het principe van veldeffect. Vergeleken met gewone bipolaire transistors heeft FET de kenmerken van hoge ingangsimpedantie, weinig ruis, groot dynamisch bereik, laag stroomverbruik en gemakkelijke integratie, en wordt op grote schaal gebruikt.

SLKOR MOSFET

Er zijn veel soorten veldeffecttransistors, die hoofdzakelijk worden onderverdeeld in junctie-veldeffecttransistors en veldeffecttransistors met geïsoleerde poort. Ze hebben allemaal N-kanaal en P-kanaal.

Een gate-veldeffecttransistor wordt ook wel een metaaloxide-halfgeleiderveldeffecttransistor (MOSFET) genoemd. Hij wordt onderverdeeld in de verarmings-MOS-transistor en de verbeterings-MOS-transistor.

Veldeffecttransistors kunnen worden onderverdeeld in transistors met één poort en transistors met dubbele poort. FET met dubbele poort heeft twee onafhankelijke poorten G1 en G2, die structureel gelijkwaardig zijn aan twee FET's met enkele poort die in serie zijn geschakeld, en de verandering van de uitgangsstroom wordt bestuurd door twee poortspanningen. Deze functie van de dubbel-gate FET zorgt voor veel gemak wanneer deze wordt gebruikt als hoogfrequente versterker, versterkingsgestuurde versterker, mixer en demodulator.

1. Typen en structuren van mos-buizen

MOSFET is een soort FET (de andere is JFET), die gemaakt kan worden met een enhancement- of depletion-type, P-kanaal of N-kanaal. De theoretische toepassing vereist echter alleen een enhancement-type N-kanaal MOS-transistor en een enhancement-type P-kanaal MOS-transistor, dus NMOS of PMOS wordt meestal genoemd. Waarom depletion MOS-transistors niet worden gebruikt, is niet aan te raden om uit te zoeken. Voor deze twee enhancement MOS-transistors wordt vaak NMOS gebruikt. De reden hiervoor is dat de inschakelweerstand laag is en de transistor eenvoudig te produceren is. Daarom wordt NMOS meestal gebruikt in geschakelde voedingen en motoraandrijvingen. In de volgende inleiding is NMOS ook het belangrijkste onderdeel. Er is parasitaire capaciteit tussen de drie pinnen van de MOS-transistor, wat niet nodig is, maar te wijten is aan de beperkingen van het productieproces. Het bestaan ​​van parasitaire capaciteit maakt het ontwerp of de selectie van het aanstuurcircuit eenvoudiger, maar er is geen manier om dit te vermijden, wat later in detail zal worden beschreven. In het schema van een MOS-transistor is te zien dat er een parasitaire diode tussen de drain en de source zit. Deze diode is erg belangrijk bij het aansturen van een redelijke belasting. Overigens bestaat de bodydiode alleen in een enkele metaaloxide-halfgeleidertransistor, die doorgaans niet in chips van geïntegreerde schakelingen wordt aangetroffen.

2. Geleidingskarakteristieken van MOSFET

Aan betekent dat het, als schakelaar, gelijk staat aan het sluiten van de schakelaar. NMOS-functies: wanneer Vgs groter is dan een bepaalde waarde, wordt deze ingeschakeld, wat geschikt is voor het geval waarin de bron geaard is (low-side-sturing), zolang de poortspanning 4V of 10V bereikt. De kenmerken van PMOS, wanneer Vgs kleiner is dan een bepaalde waarde, wordt deze ingeschakeld, wat geschikt is voor de bronverbinding VCC (high-side drive). Hoewel PMOS gemakkelijk kan worden gebruikt als een high-end driver, wordt NMOS meestal gebruikt als een high-end driver vanwege de hoge weerstand, hoge prijs en weinig AC-types.3. Metaaloxide halfgeleider schakelbuis

3. MOSFET-schakelaar 

Ongeacht of het verlies NMOS of PMOS is, er is een aan-weerstand na geleiding, dus de stroom zal de energie op deze weerstand verbruiken, wat on-loss wordt genoemd. Kies een MOS-transistor met een lage aan-weerstand om het verlies te verminderen. Normaal gesproken bedraagt ​​de aan-weerstand van MOS-buizen met laag vermogen ongeveer tientallen milliohm, en sommige daarvan worden in enkele milliohm in- en uitgeschakeld. MOS mag niet onmiddellijk worden voltooid. De spanning aan beide uiteinden van MOS neemt af en de stroom neemt toe. Gedurende deze periode is het verlies van de MOS-transistor het product van spanning en stroom, dit wordt schakelverlies genoemd. Over het algemeen is het schakelverlies veel groter dan het geleidingsverlies, en hoe sneller de schakelfrequentie, hoe groter het verlies. Het product van momentane spanning en stroom is erg groot, en het resulterende verlies is ook erg groot. Het verkorten van de schakeltijd kan elke geleidingstijd verkorten; Door de verliesreductie van de schakelfrequentie kunnen de schakeltijden per tijdseenheid worden verkort. Beide methoden kunnen het schakelverlies verminderen.

4. MOSFET-aandrijving

Vergeleken met bipolaire transistors wordt algemeen aangenomen dat MOS-transistors geen stroom nodig hebben voor geleiding, maar alleen een GS-spanning hoger dan een bepaalde waarde. Het is gemakkelijk te doen, maar we hebben nog steeds snelheid nodig. In de structuur van de MOS-transistor kunnen we zien dat er een parasitaire capaciteit bestaat tussen GS en GD. Theoretisch is de aansturing van een MOS-transistor het opladen en ontladen van de capaciteit. Er is stroom nodig om de condensator op te laden. Omdat de condensator op het moment van opladen als kortsluiting kan worden beschouwd, zal de momentane stroom relatief groot zijn.

Bij het selecteren/ontwerpen van MOS-transistordrivers is het eerste waar u op moet letten de momentane kortsluitstroom. De tweede opmerking is dat NMOS die gewoonlijk worden gebruikt bij high-side-aansturing vereist dat de poortspanning wanneer deze wordt ingeschakeld hoger is dan de bronspanning. Aan de andere kant zijn de source-spanning en drain-spanning (VCC) van de MOS-transistor aan de hoge kant hetzelfde, dus de gate-spanning is 4V of 10V hoger dan VCC. Neem aan dat in hetzelfde systeem, om een ​​spanning groter dan VCC te verkrijgen, een speciaal boostcircuit nodig is. Veel motordrivers zijn geïntegreerd met laadpompen. Opgemerkt dient te worden dat een geschikte externe condensator gekozen moet worden om voldoende kortsluitstroom te verkrijgen om de metaaloxide halfgeleidertransistor aan te sturen. De bovengenoemde 4V of 10V is de inschakelspanning van gewone MOS-transistors, dus er zit zeker enige marge in het ontwerp. Bovendien geldt: hoe hoger de spanning, hoe sneller de geleidingssnelheid en hoe kleiner de geleidingsweerstand. MOS-buizen met een lage geleidingsspanning worden altijd in verschillende categorieën gebruikt, maar in elektronische systemen van 12V in de auto is gewone 4V-geleiding voldoende.

De belangrijkste parameters van de MOS-buis zijn als volgt:

1. Poort-bron-doorslagspanning BVGS-VGS Wanneer de poortstroom IG scherp toeneemt vanaf nul, neemt de poort-bron-spanning toe, die de poort-bron-doorslagspanning BVGS wordt genoemd.

2. Inschakelspanning VT- Inschakelspanning (ook wel drempelspanning genoemd): het startuiteinde tussen de source S en de drain D vormt een geleidend kanaal; -De vereiste poortspanning van een standaard N-kanaal MOS-transistor is ongeveer 3 ~ 6V. -De VT-waarde van de MOS-transistor kan na procesverbetering worden verlaagd tot 2 ~ 3V.

3. De drain-source doorslagspanning BVDS- Onder de voorwaarde van VGS = 0 (verbeteringsmodus) wordt VDS de drain-source doorslagspanning BVDS-ID genoemd in het proces wanneer ID scherp begint te stijgen. Er zijn twee redenen voor de groei:

(1) Lawine-afbraak van de uitputtingslaag nabij de linkerkant van de afvoer.

(2) Drain-source punch-through-doorbraak in sommige MOS is de kanaallengte kort. Door de VDS van tijd tot tijd te verhogen, zal de drain-uitputtingslaag zich van tijd tot tijd uitbreiden naar het brongebied, waardoor de kanaallengte nul wordt, dat wil zeggen drain-source punch-through. Na punch-through zullen de meeste dragers in het brongebied direct worden geabsorbeerd door het elektrische veld in de depletielaag en het afvoergebied bereiken, wat resulteert in een grote ID.4. Het kenmerk van

4. DC-ingangsweerstand RGS, dat wil zeggen de verhouding tussen de spanning die wordt aangelegd tussen de poort en de bron-poortstroom, wordt soms uitgedrukt door de poortstroom die door de poort RGS van een metaaloxide-halfgeleidertransistor vloeit, die gemakkelijk groter is dan 1010.5. Laagfrequente transconductantie GM - Onder de voorwaarde dat VDS een vaste waarde is, weerspiegelt de verhouding van de microvariabele van de drainstroom tot de microvariabele van de gate-source-spanning die deze verandering veroorzaakt, transconductantie-GM genoemd, het regelvermogen van poort-bronspanning om stroom af te voeren - het is een belangrijke parameter om het versterkingsvermogen van MOS-transistoren te karakteriseren - meestal in het bereik van enkele Ma/V.