Ítarleg útskýring á vinnuregluskýrslu MOSFET | Greining á innri uppbyggingu FET

MOSFET er einn grunnþátturinn í hálfleiðaraiðnaðinum. Í rafeindarásum er MOSFET almennt notað í aflmagnararásum eða skiptiaflgjafarásum og er mikið notaður. Fyrir neðan,OLUKEYmun gefa þér nákvæma útskýringu á vinnureglu MOSFET og greina innri uppbyggingu MOSFET.

Hvað erMOSFET

MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor (MOSFET). Það er sviðsáhrif smári sem hægt er að nota mikið í hliðstæðum hringrásum og stafrænum hringrásum. Samkvæmt pólunarmismun "rásar" (vinnufarar) má skipta henni í tvær gerðir: "N-gerð" og "P-gerð", sem oft eru kölluð NMOS og PMOS.

MOSFET vinnureglan

MOSFET er hægt að skipta í aukahluti og eyðingu í samræmi við vinnuhaminn. Aukagerðin vísar til MOSFET þegar engin hlutdrægni er beitt og það er engin samtengingleiðandi rás. Eyðingargerðin vísar til MOSFET þegar engin hlutspenna er beitt. Leiðandi rás mun birtast.

Í raunverulegum forritum eru aðeins N-rásar aukahlutir og P-rásar aukahlutir af gerðinni MOSFET. Þar sem NMOSFETs hafa lítið viðnám í ástandi og auðvelt er að framleiða, er NMOS algengara en PMOS í raunverulegum forritum.

Aukastilling MOSFET

Það eru tvö bak-til-bak PN-mót milli frárennslis D og uppsprettu S á endurbættingarstillingu MOSFET. Þegar hlið-uppspretta spenna VGS=0, jafnvel þótt frárennsli-uppsprettu spennu VDS sé bætt við, er alltaf PN-mót í öfugu hlutfalli og það er engin leiðandi rás milli frárennslis og uppsprettu (enginn straumur flæðir ). Þess vegna er afrennslisstraumurinn ID=0 á þessum tíma.

Á þessum tíma, ef framspenna er bætt við milli hliðsins og uppsprettu. Það er, VGS>0, þá verður rafmagnssvið með hliðinu í takt við P-gerð kísilhvarflagsins myndað í SiO2 einangrunarlaginu á milli hliðarskautsins og sílikonundirlagsins. Vegna þess að oxíðlagið er einangrandi getur spennan VGS sem beitt er á hliðið ekki framleitt straum. Þéttir myndast á báðum hliðum oxíðlagsins og VGS jafngildi hringrásin hleður þennan þétta (þétti). Og mynda rafsvið, þegar VGS hækkar hægt og rólega, laðað að jákvæðri spennu hliðsins. Mikill fjöldi rafeinda safnast fyrir hinum megin við þennan þétta (þétti) og mynda N-gerð leiðandi rás frá frárennsli til upptöku. Þegar VGS fer yfir kveikjuspennu VT rörsins (almennt um 2V), byrjar N-rásarrörið bara að leiða og myndar afrennslisstraumskenni. Við köllum hliðaruppsprettuspennuna þegar rásin byrjar fyrst að mynda kveikjuspennuna. Almennt gefið upp sem VT.

Að stjórna stærð hliðarspennunnar VGS breytir styrk eða veikleika rafsviðsins og hægt er að ná fram áhrifum þess að stjórna stærð afrennslisstraums auðkennis. Þetta er líka mikilvægur eiginleiki MOSFETs sem nota rafsvið til að stjórna straumi, svo þeir eru einnig kallaðir sviðsáhrifa smári.

MOSFET innri uppbygging

Á P-gerð sílikon hvarfefni með lágum styrk óhreininda, eru tvö N+ svæði með háum óhreinindum styrk, og tvö rafskaut eru dregin út úr málmi áli til að þjóna sem frárennsli d og uppspretta s í sömu röð. Síðan er hálfleiðarayfirborðið þakið afar þunnu kísildíoxíð (SiO2) einangrunarlagi og ál rafskaut er sett á einangrunarlagið á milli niðurfalls og uppsprettu til að þjóna sem hlið g. Rafskaut B er einnig dregin út á undirlaginu, sem myndar N-rás aukahlutunarham MOSFET. Sama gildir um innri myndun MOSFETs af P-rás aukahlutur.

N-rás MOSFET og P-rás MOSFET hringrás tákn

Myndin hér að ofan sýnir hringrásartáknið MOSFET. Á myndinni er D niðurfallið, S er uppspretta, G er hliðið og örin í miðjunni táknar undirlagið. Ef örin vísar inn á við gefur það til kynna N-rás MOSFET og ef örin vísar út á við gefur það til kynna P-rás MOSFET.

Tvöföld N-rás MOSFET, tvískipt P-rás MOSFET og N+P-rás MOSFET hringrás tákn

Reyndar, meðan á MOSFET framleiðsluferlinu stendur, er undirlagið tengt við upprunann áður en það fer frá verksmiðjunni. Þess vegna, í táknfræðireglunum, þarf örtáknið sem táknar undirlagið einnig að vera tengt við upptökin til að greina frárennsli og upptök. Pólun spennunnar sem MOSFET notar er svipuð og hefðbundinn smári okkar. N-rásin er svipuð og NPN smári. Frárennsli D er tengt við jákvæða rafskautið og uppspretta S er tengd við neikvæða rafskautið. Þegar hliðið G er með jákvæða spennu myndast leiðandi rás og N-rás MOSFET byrjar að virka. Á sama hátt er P-rásin svipuð PNP smári. Drain D er tengt við neikvæða rafskautið, source S er tengt við jákvæða rafskautið og þegar hliðið G er með neikvæða spennu myndast leiðandi rás og P-rás MOSFET byrjar að virka.

MOSFET skiptatapsreglan

Hvort sem það er NMOS eða PMOS, þá er innri viðnám leiðni sem myndast eftir að kveikt er á því, þannig að straumurinn eyðir orku á þessari innri viðnám. Þessi hluti orkunnar sem neytt er kallast leiðninotkun. Val á MOSFET með lítilli innri viðnám leiðni mun í raun draga úr leiðninotkun. Núverandi innra viðnám MOSFETs með lágum krafti er yfirleitt um tugir milliohms, og það eru líka nokkur milliohm.

Þegar kveikt er á MOS og hætt verður það ekki að veruleika á augabragði. Spennan á báðum hliðum MOS mun hafa áhrifaríka lækkun og straumurinn sem flæðir í gegnum það mun aukast. Á þessu tímabili er tap MOSFET afrakstur spennunnar og straumsins, sem er rofiðapið. Almennt séð er skiptatap mun meira en leiðnartap og því hraðar sem skiptatíðnin er, því meiri eru töpin.

Afleiðing spennu og straums á leiðni augnabliki er mjög stór, sem veldur mjög miklu tapi. Hægt er að draga úr skiptitapi á tvo vegu. Eitt er að draga úr skiptitímanum, sem getur í raun dregið úr tapinu við hverja kveikingu; hitt er að draga úr skiptitíðni, sem getur dregið úr fjölda rofa á tímaeiningu.

Ofangreint er ítarleg útskýring á vinnureglumynd MOSFET og greining á innri uppbyggingu MOSFET. Til að læra meira um MOSFET, velkomið að hafa samband við OLUKEY til að veita þér MOSFET tæknilega aðstoð!