El transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET, MOS-FET o MOS FET) es un tipo de transistor de efecto de campo (FET), fabricado más comúnmente mediante oxidación controlada de silicio. Tiene una puerta aislada, cuyo voltaje determina la conductividad del dispositivo.
Su característica principal es que existe una capa aislante de dióxido de silicio entre la puerta metálica y el canal, por lo que tiene una alta resistencia de entrada (hasta 1015Ω). También se divide en tubo de canal N y tubo de canal P. Por lo general, el sustrato (sustrato) y la fuente S están conectados entre sí.
Según los diferentes modos de conducción, los MOSFET se dividen en tipo de mejora y tipo de agotamiento.
El llamado tipo de mejora significa: cuando VGS = 0, el tubo está en un estado de corte. Después de agregar el VGS correcto, la mayoría de los portadores son atraídos hacia la puerta, "mejorando" así los portadores en esta área y formando un canal conductor. .
El modo de agotamiento significa que cuando VGS=0, se forma un canal. Cuando se agrega el VGS correcto, la mayoría de los portadores pueden salir del canal, "agotando" así los portadores y apagando el tubo.
Distinga el motivo: la resistencia de entrada del JFET es superior a 100 MΩ y la transconductancia es muy alta. Cuando la puerta está dirigida, el campo magnético del espacio interior es muy fácil de detectar la señal de datos del voltaje de funcionamiento en la puerta, por lo que la tubería tiende a estar a la altura o tiende a ser intermitente. Si el voltaje de inducción del cuerpo se agrega inmediatamente a la puerta, debido a que la interferencia electromagnética clave es fuerte, la situación anterior será más significativa. Si la aguja del medidor se desvía bruscamente hacia la izquierda, significa que la tubería tiende a subir, la resistencia de la fuente de drenaje RDS se expande y la cantidad de corriente de la fuente de drenaje IDS disminuye. Por el contrario, la aguja del medidor se desvía bruscamente hacia la derecha, lo que indica que la tubería tiende a estar abierta y cerrada, el RDS baja y el IDS sube. Sin embargo, la dirección exacta en la que se desvía la aguja del medidor debe depender de los polos positivo y negativo del voltaje inducido (voltaje de trabajo en dirección positiva o voltaje de trabajo en dirección inversa) y el punto medio de trabajo de la tubería.
MOSFET WINSOK DFN3x3
Tomando el canal N como ejemplo, se fabrica sobre un sustrato de silicio tipo P con dos regiones de difusión de fuente N+ altamente dopadas y regiones de difusión de drenaje N+, y luego el electrodo fuente S y el electrodo de drenaje D se sacan respectivamente. La fuente y el sustrato están conectados internamente y siempre mantienen el mismo potencial. Cuando el drenaje está conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación y la fuente está conectada al terminal negativo de la fuente de alimentación y VGS=0, la corriente del canal (es decir, corriente de drenaje) ID=0. A medida que VGS aumenta gradualmente, atraído por el voltaje de puerta positivo, se inducen portadores minoritarios cargados negativamente entre las dos regiones de difusión, formando un canal tipo N desde el drenaje hasta la fuente. Cuando VGS es mayor que el voltaje de encendido VTN del tubo (generalmente alrededor de +2 V), el tubo de canal N comienza a conducir, formando una corriente de drenaje ID.
VMOSFET (VMOSFET), su nombre completo es MOSFET de ranura en V. Es un dispositivo de conmutación de energía de alta eficiencia recientemente desarrollado después del MOSFET. No solo hereda la alta impedancia de entrada del MOSFET (≥108W), sino también la pequeña corriente de conducción (aproximadamente 0,1μA). También tiene características excelentes, como alto voltaje soportado (hasta 1200 V), gran corriente operativa (1,5 A ~ 100 A), alta potencia de salida (1 ~ 250 W), buena linealidad de transconductancia y rápida velocidad de conmutación. Precisamente porque combina las ventajas de los tubos de vacío y los transistores de potencia, se está utilizando ampliamente en amplificadores de voltaje (la amplificación de voltaje puede llegar a miles de veces), amplificadores de potencia, fuentes de alimentación conmutadas e inversores.
Como todos sabemos, la puerta, la fuente y el drenaje de un MOSFET tradicional están aproximadamente en el mismo plano horizontal en el chip, y su corriente operativa básicamente fluye en dirección horizontal. El tubo VMOS es diferente. Tiene dos características estructurales principales: primero, la puerta de metal adopta una estructura de ranura en forma de V; en segundo lugar, tiene conductividad vertical. Dado que el drenaje se extrae de la parte posterior del chip, el ID no fluye horizontalmente a lo largo del chip, sino que comienza desde la región N+ fuertemente dopada (fuente S) y fluye hacia la región de deriva N ligeramente dopada a través del canal P. Finalmente, llega verticalmente hacia abajo para drenar D. Debido a que el área de la sección transversal del flujo aumenta, pueden pasar grandes corrientes. Dado que hay una capa aislante de dióxido de silicio entre la puerta y el chip, sigue siendo un MOSFET de puerta aislada.
Ventajas de uso:
MOSFET es un elemento controlado por voltaje, mientras que el transistor es un elemento controlado por corriente.
Los MOSFET deben usarse cuando solo se permite extraer una pequeña cantidad de corriente de la fuente de señal; Los transistores deben usarse cuando el voltaje de la señal es bajo y se permite extraer más corriente de la fuente de señal. MOSFET utiliza portadores mayoritarios para conducir electricidad, por lo que se denomina dispositivo unipolar, mientras que los transistores utilizan tanto portadores mayoritarios como minoritarios para conducir electricidad, por lo que se denomina dispositivo bipolar.
La fuente y el drenaje de algunos MOSFET se pueden usar indistintamente y el voltaje de la puerta puede ser positivo o negativo, lo que los hace más flexibles que los triodos.
Los MOSFET pueden funcionar en condiciones de corriente muy pequeña y voltaje muy bajo, y su proceso de fabricación puede integrar fácilmente muchos MOSFET en un chip de silicio. Por lo tanto, MOSFET se ha utilizado ampliamente en circuitos integrados a gran escala.
MOSFET SOT-23N de Olueky
Las respectivas características de aplicación de MOSFET y transistor.
1. La fuente s, la puerta g y el drenaje d del MOSFET corresponden al emisor e, la base by el colector c del transistor respectivamente. Sus funciones son similares.
2. MOSFET es un dispositivo de corriente controlado por voltaje, iD está controlado por vGS y su coeficiente de amplificación gm es generalmente pequeño, por lo que la capacidad de amplificación del MOSFET es pobre; el transistor es un dispositivo de corriente controlado por corriente y iC está controlado por iB (o iE).
3. La puerta MOSFET casi no consume corriente (ig»0); mientras que la base del transistor siempre consume una cierta corriente cuando el transistor está funcionando. Por lo tanto, la resistencia de entrada de la puerta del MOSFET es mayor que la resistencia de entrada del transistor.
4. MOSFET está compuesto por multiportadoras involucradas en la conducción; Los transistores tienen dos portadoras, multiportadoras y portadoras minoritarias, involucradas en la conducción. La concentración de portadores minoritarios se ve muy afectada por factores como la temperatura y la radiación. Por lo tanto, los MOSFET tienen una mejor estabilidad de la temperatura y una mayor resistencia a la radiación que los transistores. Los MOSFET deben usarse donde las condiciones ambientales (temperatura, etc.) varían mucho.
5. Cuando la fuente de metal y el sustrato del MOSFET están conectados entre sí, la fuente y el drenaje se pueden usar indistintamente y las características cambian poco; mientras que cuando se utilizan indistintamente el colector y emisor del triodo, las características son muy diferentes. El valor β se reducirá mucho.
6. El coeficiente de ruido del MOSFET es muy pequeño. MOSFET debe usarse tanto como sea posible en la etapa de entrada de circuitos amplificadores de bajo ruido y circuitos que requieren una alta relación señal-ruido.
7. Tanto el MOSFET como el transistor pueden formar varios circuitos amplificadores y circuitos de conmutación, pero el primero tiene un proceso de fabricación simple y tiene las ventajas de un bajo consumo de energía, buena estabilidad térmica y un amplio rango de voltaje de suministro de energía operativa. Por lo tanto, se utiliza ampliamente en circuitos integrados de gran y muy gran escala.
8. El transistor tiene una resistencia de encendido grande, mientras que el MOSFET tiene una resistencia de encendido pequeña, solo unos pocos cientos de mΩ. En los dispositivos eléctricos actuales, los MOSFET se utilizan generalmente como interruptores y su eficiencia es relativamente alta.
MOSFET de encapsulación WINSOK SOT-323
MOSFET frente a transistor bipolar
MOSFET es un dispositivo controlado por voltaje, y la puerta básicamente no toma corriente, mientras que un transistor es un dispositivo controlado por corriente y la base debe tomar una cierta corriente. Por lo tanto, cuando la corriente nominal de la fuente de señal es extremadamente pequeña, se debe utilizar MOSFET.
MOSFET es un conductor multiportadora, mientras que ambas portadoras de un transistor participan en la conducción. Dado que la concentración de portadores minoritarios es muy sensible a condiciones externas como la temperatura y la radiación, el MOSFET es más adecuado para situaciones en las que el entorno cambia mucho.
Además de usarse como dispositivos amplificadores e interruptores controlables como transistores, los MOSFET también se pueden usar como resistencias lineales variables controladas por voltaje.
La fuente y el drenaje de MOSFET tienen una estructura simétrica y se pueden usar indistintamente. El voltaje puerta-fuente del MOSFET en modo de agotamiento puede ser positivo o negativo. Por tanto, utilizar MOSFET es más flexible que transistores.
Hora de publicación: 13 de octubre de 2023
