MOS alan etkili transistör (FET), alan etkisi prensibiyle çalışan bir tür yarı iletken cihazdır. Yaygın bipolar transistörlerle karşılaştırıldığında FET, yüksek giriş empedansı, düşük gürültü, geniş dinamik aralık, düşük güç tüketimi ve kolay entegrasyon özelliklerine sahiptir ve yaygın olarak kullanılmaktadır.

SLKOR MOSFET

Temel olarak bağlantı alanı etkili transistörler ve yalıtımlı kapı alan etkili transistörler olarak ayrılan birçok alan etkili transistör türü vardır. Hepsinin N kanalı ve P kanalı var.

Geçit alan etkili transistöre aynı zamanda tükenme tipi MOS transistörü ve geliştirme tipi MOS transistörüne ayrılan metal oksit yarı iletken alan etkili transistör (MOSFET) de denir.

Alan etkili transistörler tek kapılı transistörlere ve çift kapılı transistörlere ayrılabilir. Çift kapılı FET, seri bağlı iki tek kapılı FET'e yapısal olarak eşdeğer olan iki bağımsız G1 ve G2 kapısına sahiptir ve çıkış akımındaki değişiklik, iki kapı voltajı tarafından kontrol edilir. Çift kapılı FET'in bu özelliği, yüksek frekanslı amplifikatör, kazanç kontrollü amplifikatör, mikser ve demodülatör olarak kullanıldığında büyük kolaylık sağlayacaktır.

1. Mos tüplerinin çeşitleri ve yapıları

MOSFET, geliştirme veya tükenme tipi, P-kanalı veya N-kanalı haline getirilebilen bir tür FET'tir (diğeri JFET'tir). Bununla birlikte, teorik uygulama yalnızca geliştirme tipi N-kanallı MOS transistörüne ve geliştirme tipi P-kanallı MOS transistörüne ihtiyaç duyar, bu nedenle genellikle NMOS veya PMOS'tan bahsedilir. MOS transistörlerinin neden tükenmediğine gelince, bunun öğrenilmesi önerilmez. Bu iki geliştirme MOS transistörüne gelince, NMOS yaygın olarak kullanılır. Bunun nedeni açma direncinin düşük olması ve imalatının kolay olmasıdır. Bu nedenle, anahtarlamalı güç kaynağı ve motor sürücüsünün uygulanmasında genellikle NMOS kullanılır. Aşağıdaki girişte NMOS aynı zamanda ana bittir. MOS transistörünün üç pimi arasında parazitik kapasitans vardır, bu bizim ihtiyacımız olan şey değildir, ancak üretim sürecinin sınırlamasından kaynaklanmaktadır. Parazit kapasitansın varlığı, sürüş devresinin tasarımını veya seçimini kolaylaştırır, ancak bundan kaçınmanın bir yolu yoktur; bu, daha sonra ayrıntılı olarak açıklanacaktır. MOS transistörünün şematik diyagramında drenaj ile kaynak arasında parazitik bir diyot olduğu görülmektedir. Makul bir yükü sürerken bu diyot çok önemlidir. Bu arada, gövde diyotu yalnızca tek bir metal oksit yarı iletken transistörde bulunur ve bu genellikle entegre devre çiplerinde bulunmaz.

2. MOSFET'in iletim özellikleri

Açık, bir anahtar olarak anahtarın kapanmasına eşdeğer olduğu anlamına gelir. NMOS özellikleri, Vgs belirli bir değerden büyük olduğunda, kapı voltajı 4V veya 10V'a ulaştığı sürece kaynağın topraklandığı (düşük taraf sürüşü) durum için uygun olan açılacaktır. PMOS'un özellikleri, Vgs belirli bir değerin altında olduğunda, VCC kaynak bağlantısı (yüksek taraf sürücüsü) için uygun olan açılacaktır. Bununla birlikte, PMOS üst düzey bir sürücü olarak kolaylıkla kullanılabilse de NMOS, yüksek direnci, yüksek fiyatı ve AC türlerinin az olması nedeniyle genellikle üst düzey bir sürücü olarak kullanılır.3. Metal oksit yarı iletken anahtar tüpü

3. MOSFET Anahtarı 

Kaybın NMOS veya PMOS olması fark etmez, iletimden sonra bir açma direnci vardır, dolayısıyla akım bu direnç üzerindeki enerjiyi tüketecektir, buna kayıp olarak adlandırılır. Kaybı azaltmak için düşük dirençli MOS transistörünü seçin. Düşük güçlü MOS tüplerinin açık direnci genellikle onlarca miliohm kadardır ve bazıları birkaç miliohm içinde açılıp kapatılır. MOS anında tamamlanmamalıdır. MOS'un her iki ucundaki voltaj azalır ve akım artar. Bu süre zarfında MOS transistörünün kaybı, anahtarlama kaybı adı verilen gerilim ve akımın ürünüdür. Genel olarak anahtarlama kaybı iletim kaybından çok daha büyüktür ve anahtarlama frekansı ne kadar hızlı olursa kayıp da o kadar büyük olur. Anlık gerilim ve akımın çarpımı çok büyüktür ve ortaya çıkan kayıp da çok büyüktür. Anahtarlama süresinin kısaltılması her iletim süresini azaltabilir; Anahtarlama frekansındaki kaybın azaltılması, birim zaman başına anahtarlama sürelerini azaltabilir. Her iki yöntem de anahtarlama kaybını azaltabilir.

4. MOSFET Sürüşü

Bipolar transistörlerle karşılaştırıldığında, genellikle MOS transistörlerin iletim için akıma ihtiyaç duymadıkları, yalnızca belirli bir değerden daha yüksek GS voltajına ihtiyaç duyduklarına inanılır. Yapması kolay ama yine de hıza ihtiyacımız var. MOS transistörünün yapısında GS ve GD arasında parazitik kapasitans olduğunu görebiliriz. Teorik olarak MOS transistörünün tahriki kapasitansın şarj edilmesi ve boşaltılmasıdır. Kapasitörü şarj etmek için akıma ihtiyaç vardır. Kapasitör şarj anında kısa devre olarak kabul edilebileceğinden anlık akım nispeten büyük olacaktır.

MOS transistör sürücülerini seçerken/tasarlarken dikkat edilmesi gereken ilk şey anlık kısa devre akımıdır. İkinci not, yüksek taraf sürüşünde yaygın olarak kullanılan NMOS'un, açıldığında geçit voltajının kaynak voltajından daha yüksek olmasını gerektirmesidir. Öte yandan, yüksek taraf tahrikli MOS transistörünün kaynak voltajı ve drenaj voltajı (VCC) aynıdır, dolayısıyla geçit voltajı VCC'den 4V veya 10V daha yüksektir. Aynı sistemde VCC'den daha büyük bir gerilim elde etmek için özel bir yükseltme devresine ihtiyaç duyulduğunu varsayalım. Birçok motor sürücüsü şarj pompalarına entegre edilmiştir. Metal oksit yarı iletken transistörü çalıştırmak için yeterli kısa devre akımını elde etmek amacıyla uygun bir harici kapasitörün seçilmesi gerektiğine dikkat edilmelidir. Yukarıda bahsedilen 4V veya 10V, ortak MOS transistörlerinin açılma voltajıdır, dolayısıyla tasarımda kesinlikle bir miktar marj vardır. Ayrıca voltaj ne kadar yüksek olursa iletim hızı o kadar hızlı ve iletim direnci o kadar küçük olur. İletim voltajı düşük olan MOS tüpler her zaman farklı kategorilerde kullanılır ancak 12V otomotiv elektronik sistemlerinde sıradan 4v iletim yeterlidir.

MOS tüpünün ana parametreleri aşağıdaki gibidir:

1. Kapı kaynağı arıza voltajı BVGS-VGS Kapı akımı IG sıfırdan keskin bir şekilde arttığında, kapı kaynağı voltajı artar, buna kapı kaynağı arıza voltajı BVGS denir.

2. Açma voltajı VT- Açma voltajı (eşik voltajı da denir): kaynak S ile drenaj D arasındaki başlangıç ​​ucu iletken bir kanal oluşturur; -Standart N-kanallı MOS transistörün gerekli kapı voltajı yaklaşık 3 ~ 6V'dir.-MOS transistörün VT değeri, proses iyileştirmesinden sonra 2 ~ 3V'a düşürülebilir.

3. Drenaj kaynağı arıza voltajı BVDS- VGS=0 (geliştirme modu) koşulu altında, ID'nin keskin bir şekilde artmaya başladığı süreçte VDS, drenaj kaynağı arıza voltajı BVDS-ID olarak adlandırılır. Büyümenin iki nedeni var:

(1) Drenajın sol tarafındaki tükenme tabakasının çığ dökümü.

(2) Bazı MOS'larda drenaj kaynağı delme arızası, kanal uzunluğu kısadır. VDS'nin zaman zaman arttırılması, drenaj tükenme katmanının zaman zaman kaynak bölgeye uzanmasını sağlayarak kanal uzunluğunu sıfır, yani drenaj-kaynak delme işlemini gerçekleştirecektir. Delme işleminden sonra, kaynak bölgesindeki taşıyıcıların çoğu, tükenme katmanındaki elektrik alanı tarafından doğrudan emilecek ve boşaltma bölgesine ulaşacak, bu da büyük bir ID.4 ile sonuçlanacaktır. Karakteristik

4. DC giriş direnci RGS - yani kapı ile kaynak arasında uygulanan voltajın kapı akımına oranı - bazen metal oksit yarı iletken transistörün kapı RGS'sinden akan kapı akımıyla ifade edilir ve bu, 1010.5'i kolayca aşar. Düşük frekanslı geçiş iletkenliği GM-VDS'nin sabit bir değer olması koşuluyla, drenaj akımının mikro değişkeninin, bu değişikliğe neden olan geçit kaynağı voltajının mikro değişkenine oranına geçiş iletkenliği denir-GM, kontrol yeteneğini yansıtır. Akımı boşaltmak için kapı kaynağı voltajı - MOS transistörlerinin amplifikasyon yeteneğini karakterize etmek için önemli bir parametredir - genellikle birkaç Ma/V aralığındadır.