Металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы , также известные как MOSFET, имеют большее значение и являются новым дополнением к семейству FET.
Он имеет слегка легированную подложку P-типа, в которую распространяются две сильно легированные зоны N-типа. Уникальной особенностью этого устройства является конструкция ворот. Здесь ворота полностью изолированы от канала. Когда на затвор подается напряжение, у него развивается электростатический заряд.
В этот момент ток не может течь в области затвора устройства. Также ворота — это область устройства, которая покрыта металлом. Обычно диоксид кремния используется в качестве изоляционного материала между затвором и каналом. По этой причине он также известен как изолированные ворота FET . Существует два широко используемых МОП-транзистора: i) истощающий МОП-транзистор, ii) улучшающий МОП-транзистор.
D MOSFET
На следующих рисунках показан n-канальный D-MOSFET и символ. Затвор образует конденсатор с затвором в качестве одной пластины, а другая пластина является каналом со слоем SiO 2 в качестве диэлектрика. Когда напряжение затвора изменяется, изменяется электрическое поле конденсатора, что, в свою очередь, меняет сопротивление n-канала.
В этом случае мы можем подать положительное или отрицательное напряжение на затвор. Когда МОП-транзистор работает с отрицательным напряжением затвора, он называется режимом истощения, а при работе с положительным напряжением затвора он называется режимом усиления МОП-транзистора.
Режим истощения
На следующем рисунке показан n-канальный D-MOSFET в режиме истощения.
Его работа заключается в следующем —
-
Большинство электронов доступно на затворе, поскольку затвор отрицателен, и он отталкивает электроны n- канала.
-
Это действие оставляет положительные ионы в части канала. Другими словами, некоторые из свободных электронов n- канала истощаются. В результате меньшее количество электронов доступно для проводимости тока через n- канал.
-
Чем больше отрицательное напряжение на затворе, тем меньше ток от истока до стока. Таким образом, мы можем изменить сопротивление канала n и ток от истока до стока, изменяя отрицательное напряжение на затворе.
Большинство электронов доступно на затворе, поскольку затвор отрицателен, и он отталкивает электроны n- канала.
Это действие оставляет положительные ионы в части канала. Другими словами, некоторые из свободных электронов n- канала истощаются. В результате меньшее количество электронов доступно для проводимости тока через n- канал.
Чем больше отрицательное напряжение на затворе, тем меньше ток от истока до стока. Таким образом, мы можем изменить сопротивление канала n и ток от истока до стока, изменяя отрицательное напряжение на затворе.
Режим улучшения
На следующем рисунке показан n канал D MOSFET в расширенном режиме работы. Здесь затвор действует как конденсатор. Тем не менее, в этом случае ворота являются положительными. Это провоцирует электроны в n- канале, и число электронов увеличивается в n- канале.
Положительное напряжение на затворе увеличивает или увеличивает проводимость канала. Чем больше положительное напряжение на затворе, тем больше проводимость от истока к стоку.
Таким образом, мы можем изменить сопротивление канала n и ток от истока до стока, изменяя положительное напряжение на затворе.
Передача Характеристики D — МОП-транзистор
На следующем рисунке показаны передаточные характеристики D-MOSFET.
Когда V GS становится отрицательным, I D падает ниже значения I DSS , пока оно не достигнет нуля, а V GS = V GS (выкл.) (Режим истощения). Когда V GS равно нулю, I D = I DSS, потому что затвор и клеммы источника закорочены. I D увеличивается выше значения I DSS , когда V GS является положительным и MOSFET находится в режиме усиления.