Hvernig MOSFETs virka

Vinnureglan MOSFET er aðallega byggð á einstökum byggingareiginleikum og rafsviðsáhrifum. Eftirfarandi er nákvæm útskýring á því hvernig MOSFET virkar:

 

I. Grunnbygging MOSFET

MOSFET samanstendur aðallega af hliði (G), uppsprettu (S), frárennsli (D) og undirlagi (B, stundum tengt við uppsprettuna til að mynda þriggja enda tæki). Í N-rásum aukahlutum MOSFETs er undirlagið venjulega lágbætt P-gerð kísilefni þar sem tvö mjög dópuð N-gerð svæði eru framleidd til að þjóna sem uppspretta og frárennsli, í sömu röð. Yfirborð P-gerð undirlagsins er þakið mjög þunnri oxíðfilmu (kísildíoxíði) sem einangrunarlag og rafskaut er teiknað sem hliðið. Þessi uppbygging gerir hliðið einangrað frá P-gerð hálfleiðara undirlagsins, frárennsli og uppsprettu, og er því einnig kallað einangruð hliðarsviðsáhrif rör.

II. Meginregla rekstrar

MOSFETs starfa með því að nota hliðarspennu (VGS) til að stjórna frárennslisstraumnum (ID). Sérstaklega, þegar beitt jákvæða hliðarspenna, VGS, er meiri en núll, mun efri jákvætt og neðra neikvætt rafsvið birtast á oxíðlaginu fyrir neðan hliðið. Þetta rafsvið dregur að sér frjálsar rafeindir á P-svæðinu, sem veldur því að þær safnast fyrir neðan oxíðlagið, en hrinda frá sér holum á P-svæðinu. Eftir því sem VGS eykst eykst styrkur rafsviðsins og styrkur aðlaðra frjálsra rafeinda eykst. Þegar VGS nær ákveðinni þröskuldspennu (VT) er styrkur frjálsra rafeinda sem safnast saman á svæðinu nógu stór til að mynda nýtt N-gerð svæði (N-rás), sem virkar eins og brú sem tengir frárennsli og uppsprettu. Á þessum tímapunkti, ef ákveðin akstursspenna (VDS) er á milli frárennslis og uppsprettu, byrjar auðkenni afrennslisstraums að flæða.

III. Myndun og breyting á leiðslurás

Myndun leiðslurásarinnar er lykillinn að rekstri MOSFET. Þegar VGS er stærra en VT, er leiðandi rásin komið á og auðkenni frárennslisstraums hefur áhrif á bæði VGS og VDS.VGS hefur áhrif á ID með því að stjórna breidd og lögun leiðandi rásarinnar, en VDS hefur áhrif á ID beint sem akstursspennu. er mikilvægt að hafa í huga að ef leiðandi rásin er ekki komin á (þ.e. VGS er minna en VT), þá birtist ekki afrennslisstraumskennið, jafnvel þótt VDS sé til staðar.

IV. Einkenni MOSFETs

Hátt inntaksviðnám:Inntaksviðnám MOSFET er mjög hátt, nálægt óendanlegu, vegna þess að það er einangrunarlag á milli hliðsins og source-drain svæðisins og aðeins veikur hliðarstraumur.

Lágt úttaksviðnám:MOSFET eru spennustýrð tæki þar sem straumur frárennslis getur breyst með innspennu, þannig að útgangsviðnám þeirra er lítið.

Stöðugt flæði:Þegar unnið er á mettunarsvæðinu er straumur MOSFET nánast óbreyttur af breytingum á spennu frárennslis, sem gefur framúrskarandi stöðugan straum.

 

Góður hitastöðugleiki:MOSFET-tækin eru með breitt rekstrarhitasvið frá -55°C til um +150°C.

V. Umsóknir og flokkanir

MOSFETs eru mikið notaðir í stafrænum hringrásum, hliðrænum hringrásum, rafrásum og öðrum sviðum. Samkvæmt tegund aðgerða er hægt að flokka MOSFETs í auka- og eyðingargerðir; eftir gerð leiðslurásar er hægt að flokka þær í N-rás og P-rás. Þessar mismunandi gerðir af MOSFET hafa sína eigin kosti í mismunandi notkunarsviðum.

Í stuttu máli er meginregla MOSFET að stjórna myndun og breytingu á leiðslurásinni í gegnum hliðarspennuna, sem aftur stjórnar flæði frárennslisstraums. Hátt inntaksviðnám, lágt úttaksviðnám, stöðugur straumur og hitastigsstöðugleiki gera MOSFET að mikilvægum þætti í rafrásum.