O transistor de efeito de campo MOS (FET) é um tipo de dispositivo semicondutor que funciona segundo o princípio do efeito de campo. Comparado com os transistores bipolares comuns, o FET possui características de alta impedância de entrada, baixo ruído, grande faixa dinâmica, baixo consumo de energia e fácil integração, e tem sido amplamente utilizado.

SLKOR MOSFET

Existem muitos tipos de transistores de efeito de campo, que são divididos principalmente em transistores de efeito de campo de junção e transistores de efeito de campo de porta isolada. Todos eles têm canal N e canal P.

O transistor de efeito de campo de porta também é chamado de transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico (MOSFET), que é dividido em transistor MOS do tipo de esgotamento e transistor MOS do tipo de aprimoramento.

Os transistores de efeito de campo podem ser divididos em transistores de porta única e transistores de porta dupla. O FET de porta dupla possui duas portas independentes G1 e G2, que são estruturalmente equivalentes a dois FET de porta única conectados em série, e a mudança de sua corrente de saída é controlada por duas tensões de porta. Este recurso do FET de porta dupla trará grande comodidade quando for usado como amplificador de alta frequência, amplificador controlado por ganho, mixer e desmodulador.

1. Tipos e estruturas de tubos mos

MOSFET é um tipo de FET (o outro é JFET), que pode ser transformado em tipo de aprimoramento ou esgotamento, canal P ou canal N. No entanto, a aplicação teórica precisa apenas de transistor MOS de canal N tipo aprimoramento e transistor MOS de canal P tipo aprimoramento, portanto NMOS ou PMOS são geralmente mencionados. Quanto ao motivo pelo qual os transistores MOS de depleção não são usados, não é recomendado descobrir. Quanto a esses dois transistores MOS de aprimoramento, o NMOS é comumente usado. A razão é que a resistência é baixa e é fácil de fabricar. Portanto, na aplicação de fonte de alimentação chaveada e acionamento de motor, o NMOS geralmente é usado. Na introdução a seguir, NMOS também é a parte principal. Existe capacitância parasita entre os três pinos do transistor MOS, que não é o que precisamos, mas devido à limitação do processo de fabricação. A existência de capacitância parasita facilita o projeto ou seleção do circuito de acionamento, mas não há como evitá-la, o que será descrito em detalhes posteriormente. Pode-se observar no diagrama esquemático do transistor MOS que existe um diodo parasita entre o dreno e a fonte. Este diodo é muito importante ao conduzir uma carga razoável. Aliás, o diodo corporal só existe em um único transistor semicondutor de óxido metálico, que normalmente não é encontrado em chips de circuitos integrados.

2. Características de condução do MOSFET

Ligado significa que, como interruptor, é equivalente ao fechamento do interruptor. Recursos do NMOS, quando Vgs for maior que um determinado valor ele será ligado, o que é adequado para o caso em que a fonte está aterrada (acionamento do lado baixo), desde que a tensão da porta atinja 4V ou 10V. As características do PMOS, quando Vgs for menor que um determinado valor, ele será ligado, o que é adequado para a conexão da fonte VCC (high-side drive). No entanto, embora o PMOS possa ser facilmente usado como um driver de última geração, o NMOS é geralmente usado como um driver de última geração devido à sua alta resistência, alto preço e poucos tipos de CA.3. Tubo interruptor semicondutor de óxido metálico

3. Chave MOSFET 

Não importa se a perda é NMOS ou PMOS, há uma resistência ligada após a condução, então a corrente consumirá a energia nesta resistência, que é chamada de perda. Escolha o transistor MOS com baixa resistência para reduzir a perda. Normalmente, a resistência de ativação de tubos MOS de baixa potência é de cerca de dezenas de miliohms, e alguns deles são ligados e desligados em alguns miliohms. O MOS não deve ser concluído instantaneamente. A tensão em ambas as extremidades do MOS diminui e a corrente aumenta. Durante este período, a perda do transistor MOS é o produto da tensão e da corrente, o que é chamado de perda de comutação. Geralmente, a perda de comutação é muito maior que a perda de condução e, quanto mais rápida for a frequência de comutação, maior será a perda. O produto da tensão e corrente instantâneas é muito grande e a perda resultante também é muito grande. Encurtar o tempo de comutação pode reduzir cada tempo de condução; A redução da perda da frequência de comutação pode reduzir os tempos de comutação por unidade de tempo. Ambos os métodos podem reduzir a perda de comutação.

4. Condução MOSFET

Comparado com os transistores bipolares, geralmente acredita-se que os transistores MOS não precisam de corrente para condução, mas apenas de tensão GS superior a um determinado valor. É fácil de fazer, mas ainda precisamos de velocidade. Na estrutura do transistor MOS, podemos ver que existe capacitância parasita entre GS e GD. Teoricamente, a condução do transistor MOS é a carga e descarga da capacitância. A corrente é necessária para carregar o capacitor. Como o capacitor pode ser considerado um curto-circuito no momento do carregamento, a corrente instantânea será relativamente grande.

Ao selecionar/projetar drivers de transistor MOS, a primeira coisa a prestar atenção é a corrente instantânea de curto-circuito. A segunda observação é que o NMOS comumente usado no acionamento do lado alto exige que a tensão da porta quando ligada seja maior que a tensão da fonte. Por outro lado, a tensão da fonte e a tensão de dreno (VCC) do transistor MOS de acionamento do lado alto são as mesmas, então a tensão da porta é 4V ou 10V maior que o VCC. Suponha que no mesmo sistema, para obter uma tensão maior que VCC, seja necessário um circuito boost especial. Muitos drivers de motor são integrados a bombas de carga. Deve-se notar que um capacitor externo apropriado deve ser selecionado para obter corrente de curto-circuito suficiente para acionar o transistor semicondutor de óxido metálico. Os 4V ou 10V mencionados acima são a tensão de ativação dos transistores MOS comuns, portanto certamente há alguma margem no design. Além disso, quanto maior a tensão, mais rápida será a velocidade de condução e menor será a resistência de condução. Tubos MOS com baixa tensão de condução são sempre usados ​​em diferentes categorias, mas em sistemas eletrônicos automotivos de 12V, a condução comum de 4V é suficiente.

Os principais parâmetros do tubo MOS são os seguintes:

1. Tensão de ruptura da porta-fonte BVGS-VGS Quando a corrente da porta IG aumenta acentuadamente de zero, a tensão da porta-fonte aumenta, que é chamada de tensão de ruptura da porta-fonte BVGS.

2. Tensão de ligação VT- Tensão de ligação (também chamada de tensão limite): a extremidade inicial entre a fonte S e o dreno D forma um canal condutor; -A tensão de porta necessária do transistor MOS de canal N padrão é de cerca de 3 ~ 6V -.-O valor VT do transistor MOS pode ser reduzido para 2 ~ 3V após a melhoria do processo.

3. A tensão de ruptura da fonte de dreno BVDS- Sob a condição de VGS = 0 (modo de aprimoramento), VDS é chamada de tensão de ruptura da fonte de dreno BVDS-ID no processo quando ID começa a aumentar acentuadamente. Existem duas razões para o crescimento:

(1) Quebra de avalanche da camada de esgotamento perto do lado esquerdo do dreno.

(2) Quebra de perfuração da fonte de drenagem em alguns MOS, o comprimento do canal é curto. Aumentar o VDS de tempos em tempos fará com que a camada de esgotamento do dreno se estenda até a região de origem de tempos em tempos, tornando o comprimento do canal zero, ou seja, perfuração da fonte de dreno. Após a perfuração, a maioria dos portadores na região de origem serão diretamente absorvidos pelo campo elétrico na camada de depleção e atingirão a região de drenagem, resultando em um grande ID.4. A característica de

4. A resistência de entrada CC RGS - isto é, a relação de tensão aplicada entre a porta e a fonte para a corrente da porta - às vezes é expressa pela corrente da porta que flui através da porta RGS do transistor semicondutor de óxido metálico, que facilmente excede 1010.5. Transcondutância GM de baixa frequência - Sob a condição de que VDS seja um valor fixo, a razão entre a microvariável da corrente de dreno e a microvariável da tensão porta-fonte que causa essa mudança é chamada de transcondutância-GM reflete a capacidade de controle de tensão porta-fonte para drenar a corrente - é um parâmetro importante para caracterizar a capacidade de amplificação dos transistores MOS - geralmente na faixa de vários Ma/V.