MOSFET คืออะไร : การทำงานและการใช้งาน

MOSFET เป็นสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์ที่อยู่ในหมวดหมู่ของทรานซิสเตอร์แบบ field-effect (FET) ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายภายใต้แอพพลิเคชั่นต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการขยายเสียงและการสลับอุปกรณ์ เนื่องจากการประดิษฐ์ MOSFET จึงมีจำหน่ายในขนาดที่เล็กกว่า ประกอบด้วยแหล่งกำเนิด การระบายน้ำ ประตู และพื้นผิวของทรานซิสเตอร์เป็นขั้วของมัน สำหรับวงจรอนาล็อกหรือดิจิตอล วงจรนี้นิยมใช้ทรานซิสเตอร์กันมาก ตามความแปรผันที่ความกว้างของพื้นที่พร่องและการไหลของความเข้มข้นส่วนใหญ่ของตัวพา การทำงานของ MOSFET ถูกจัดประเภทเป็นประเภทการพร่องและประเภทการเพิ่มประสิทธิภาพ MOSFET คืออะไร FET ที่ออกแบบโดยเทอร์มินัลเกตถูกดูหมิ่นจาก สารตั้งต้นซึ่งเป็นวัสดุประเภท p หรือ n-type เรียกว่าเป็น Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ขั้วต่อ Gate ซึ่งเป็นชิ้นส่วนโลหะหุ้มฉนวนด้วยวัสดุ เช่น ซิลิกอนไดออกไซด์ (Si02) การทำงานของ MOSFET เหล่านี้ขึ้นอยู่กับการนำประจุผ่านช่องสัญญาณตามแรงดันของแหล่งกำเนิด ประเภทของ MOSFETs อันดับแรกขึ้นอยู่กับประเภทของช่องสัญญาณ มันถูกจัดประเภทเป็น p-channel หรือ n-channel MOSFET การปรากฏตัวของช่องสัญญาณในทรานซิสเตอร์ทำให้ MOSFET ทำงานเป็นสองโหมดที่แตกต่างกัน หากช่องสัญญาณนั้นมีอยู่และเมื่อมีการให้น้ำหนักแล้ว ช่องสัญญาณจะเริ่มดำเนินการ ช่องจะเรียกว่าโหมดการพร่อง เนื่องจากการให้น้ำหนักถ้าสร้างช่องสัญญาณแล้วเริ่มนำกระแสจึงเรียกว่าโหมดเพิ่มประสิทธิภาพ (1) โหมดเพิ่มประสิทธิภาพ แอปพลิเคชันของแรงดันไฟฟ้าทำให้อุปกรณ์เปลี่ยนเป็นโหมดเปิดที่เรียกว่าโหมดเพิ่มประสิทธิภาพ โดยทั่วไป จะทราบคุณลักษณะที่คล้ายกับสวิตช์เปิด (2) โหมดลดระดับในโหมดนี้ การใช้แรงดันไฟฟ้าทำให้อุปกรณ์เปลี่ยนเป็นโหมดปิด ดังนั้นคุณลักษณะของโหมดเหล่านี้จึงเทียบเท่ากับสวิตช์ปิด สัญลักษณ์ MOSFETสัญลักษณ์ของ MOSFET ประกอบด้วยขั้วและการแสดงช่องสัญญาณตามเงื่อนไขของการให้น้ำหนักและวิธีที่ช่องทำปฏิกิริยากับมันทำให้อุปกรณ์ทำการไหลของตัวพาประจุ ทิศทางของลูกศรในสัญลักษณ์ด้านล่างแสดงถึงทิศทางการไหลของตัวพาประจุ ในประเภท N-channel มันจะไหลออกไปทางด้านนอกและในประเภท P- channel มันจะไหลเข้าด้านในออกจากเกทเทอร์มินอล สัญลักษณ์สำหรับ N-channel Depletion and Enhancement Typesโครงสร้างของ MOSFETโครงสร้างของ MOSFET นั้นขึ้นอยู่กับอิทธิพลของตัวพาประจุส่วนใหญ่ จึงทำให้การออกแบบโครงสร้างประเภทนี้ค่อนข้างยากเมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างของ JFET การก่อตัวของสนามไฟฟ้าใน MOSFET นี้ไม่ว่าจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่ประตูเทอร์มินัลซึ่งจะขึ้นอยู่กับช่องสัญญาณ ถ้าเป็น p-channel ความเข้มข้นของพาหะส่วนใหญ่จะเป็นรู และสำหรับ n-type ความเข้มข้นของพาหะส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน ขึ้นอยู่กับการให้น้ำหนักที่ประตูเทอร์มินัลทรานซิสเตอร์ดำเนินการ หากไม่มีแรงดันนำไฟฟ้า ในกรณีนี้ แรงดันไฟจะยังคงอยู่ในโหมดไม่นำไฟฟ้า ดังนั้น สิ่งเหล่านี้จึงเป็นที่ต้องการโดยทั่วไปในการสลับอุปกรณ์เพราะจะทำให้อุปกรณ์เปิดหรือปิดตามการให้น้ำหนัก แรงดันที่ขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างเกตและเทอร์มินัลต้นทางที่อุปกรณ์เปิดหรือปิดนั้นเรียกว่า แรงดันไฟฟ้าตามเกณฑ์ และ มันยังถูกเรียกว่าแรงดันเกตอีกด้วย การทำงานของ MOSFET การทำงานของมอสเฟตนั้นขึ้นอยู่กับช่องสัญญาณที่มีอยู่ระหว่างเทอร์มินัลเป็นอย่างมาก การมีช่องสัญญาณ p-type ทำให้การนำทรานซิสเตอร์เป็นไปได้เนื่องจากตัวพาประจุส่วนใหญ่เรียกว่ารู ในช่อง n-type การนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์จะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของประจุส่วนใหญ่ที่เรียกว่าอิเล็กตรอน(1) P-Channelใน MOSFET ประเภทนี้ แหล่งกำเนิดและการระบายจะถูกเจือด้วยวัสดุประเภท p อย่างมากและมี ซับสเตรตชนิด n ที่เจือน้อยมาก เมื่อช่องว่างระหว่างท่อระบายและแหล่งจ่ายถูกเจือด้วยสิ่งเจือปนชนิด p ซึ่งจะกลายเป็นช่องระหว่างแหล่งจ่ายและท่อระบาย จะเป็นโหมดการพร่องของชนิด P MOSFET และหากช่องเกิดขึ้นระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งจ่ายโดยการใช้ แรงดันประตูจากนั้นจะเป็นโหมดเพิ่มประสิทธิภาพ P-type MOSFET.P-Channel Enhancement Mode ทำงานที่นี่อุปกรณ์จะเริ่มดำเนินการเมื่อแรงดันลบถูกนำไปใช้กับเทอร์มินัล Gate เมื่อแรงดันลบถูกนำไปใช้กับรูทั้งหมดซึ่งเป็นพาหะส่วนน้อยในประเภท n จะเคลื่อนไปที่เทอร์มินัลเกท แต่ในทางของมัน บางส่วนรวมกับอิเล็กตรอนบางตัวซึ่งเป็นพาหะส่วนน้อยในแหล่งระบายและแหล่งกำเนิดชนิด p แต่ที่แรงดันไฟฟ้าเฉพาะที่เรียกว่าแรงดันธรณีประตู รูต่างๆ จะสามารถเอาชนะการรวมตัวใหม่ได้ ซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของช่องระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด ภายใต้เงื่อนไขนี้ เมื่อแรงดันลบถูกนำไปใช้กับขั้วต่อท่อระบายน้ำ อุปกรณ์จะเริ่มดำเนินการ เนื่องจากแชนเนลที่เกิดขึ้นที่นี่เป็นรูจึงถูกเรียกว่าเป็น P-channel Enhancement MOSFET  P-Channel Enhancement MOSFETP-Channel Depletion Mode ทำงานในโหมดนี้เมื่อแรงดันเกตเป็นศูนย์และเมื่อใช้แรงดันลบระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด รูจะเริ่มเคลื่อนไปทางท่อระบายน้ำเนื่องจากแรงดันลบและอุปกรณ์เริ่มทำงาน เมื่อใช้แรงดันบวกกับขั้วเกท รูในช่อง p จะถูกผลักไปทางซับสเตรตชนิด N และเริ่มการรวมใหม่กับอิเล็กตรอนในซับสเตรตชนิด N เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น จำนวนการรวมตัวใหม่จะเพิ่มขึ้น และส่งผลให้ตัวพาประจุ (หลุม) หมดลง ซึ่งส่งผลให้กระแสไฟระบายลดลง ที่แรงดันบวกเฉพาะของขั้วเกท อุปกรณ์จะหยุดส่งแรงดันนี้เรียกว่าแรงดันไฟหนีบ เมื่อใช้แรงดันลบกับขั้ว Gate รูซึ่งเป็นพาหะส่วนน้อยในซับสเตรตประเภท n จะเคลื่อนตรงไปยังช่องสัญญาณ ส่งผลให้กระแสเดรนเริ่มเพิ่มขึ้น เนื่องจากแรงดันลบของขั้ว Gate เพิ่มกระแสระบายก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ภูมิภาคนี้เรียกว่าภูมิภาคการเสริมประสิทธิภาพ P-Channel Depletion MOSFETความแปรผันของความกว้างของพื้นที่ส่งผลต่อการนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ นี่คือเหตุผลที่เรียกว่าประเภทการพร่องของ MOSFET p-channel (2) N-Channel ใน MOSFET ชนิด N แหล่งที่มาและท่อระบายน้ำมีวัสดุประเภท N ที่มีการเจือปนสูงและซับสเตรตประเภท P ที่มีการเจือเบา ขึ้นอยู่กับวิธีการสร้างช่องสัญญาณ สิ่งเหล่านี้ยังถูกจัดประเภทเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพและประเภทการพร่องของ MOSFET โหมดเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ N-Channel พิจารณาขั้วบวกของแรงดันไฟฟ้าที่นี่ เนื่องจาก n-channel ประกอบด้วยพาหะส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน การดำเนินการนี้คล้ายกับ MOSFET ชนิด p ยกเว้นว่าอุปกรณ์จะเริ่มดำเนินการเมื่อมีแรงดันบวกที่จ่ายให้กับขั้วเกท เนื่องจากแรงดันบวกในขั้วเกทเพิ่มขึ้นที่แรงดันธรณีประตูที่กำหนด และช่องสัญญาณจะก่อตัวเป็นท่อระบายน้ำและแหล่งจ่าย ภายใต้เงื่อนไขนี้ หากใช้แรงดันไฟฟ้าบวกระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งจ่าย อุปกรณ์จะเริ่มดำเนินการN-Channel Enhancement MOSFETN-Channel Depletion Mode Working โหมดการทำงานนี้คล้ายกับโหมด P-type depletion-mode ยกเว้นว่าการระบายไปยังขั้วต้นทางควรมีความเอนเอียงไปข้างหน้า และควรใช้แรงดันบวกกับขั้ว Gate เพื่อให้กระแสไหล จากท่อระบายน้ำไปยังแหล่งที่มา เมื่อใช้แรงดันลบ ตัวพาประจุหลักจะถูกผลักเข้าหาซับสเตรตและรวมตัวกับอิเล็กตรอน ส่งผลให้ตัวพาประจุหลักในแชนเนลหมดประจุ และกระแสไฟระบายจะลดลง ที่แรงดันลบเฉพาะ กระแสระบายจะกลายเป็นศูนย์ แรงดันไฟฟ้านี้เรียกว่าแรงดันปิด ดังนั้น MOSFET ประเภทนี้จึงเรียกว่า N-channel Depletion mode MOSFETN-Channel Depletion MOSFETโหมดการเพิ่มประสิทธิภาพเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วสำหรับคุณลักษณะตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ในขณะที่การพร่องจะขึ้นอยู่กับความแปรผันของความกว้างของขอบเขตการพร่อง คุณสมบัติของ MOSFET ลักษณะของ MOSFET ยังขึ้นอยู่กับการพร่องและโหมดการปรับปรุงอีกด้วย ลักษณะเฉพาะของโหมดทรานซิสเตอร์ที่ต้องการมากที่สุดใน MOSFET คือประเภทการเพิ่มประสิทธิภาพ ในประเภทนี้ จะไม่มีการเหนี่ยวนำหากแรงดันที่เกตและขั้วต้นทางเป็นศูนย์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึงเกณฑ์ ค่าการนำไฟฟ้าก็มีแนวโน้มจะเพิ่มขึ้น ลักษณะเฉพาะของโหมดพร่อง ในโหมดนี้ ความกว้างของบริเวณพร่องนี้จะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ประตูเทอร์มินัล หากเพิ่มขึ้นในแง่ของขั้วบวกที่พิจารณา การเพิ่มขึ้นนี้สามารถเห็นได้ในความกว้างของพื้นที่พร่อง โหมดทรานซิสเตอร์นี้เป็นที่ต้องการน้อยมากในระหว่างการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ลักษณะ IV ของ N-Channel MOSFETMOSFET Applications แอพพลิเคชั่นของ MOSFET นั้นมีมากมายในแง่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์(1) ผลที่ตามมาของการสลับของอุปกรณ์ตามค่าขีดจำกัดทำให้ MOSFET ทำงานเป็นสวิตช์ได้ ขึ้นอยู่กับช่องสัญญาณ ขั้วของแรงดันไบอัสอาจแตกต่างกันไป (2) โดยการประยุกต์ใช้เทคนิคการมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) การเคลื่อนไหวของมอเตอร์เช่น DC, Stepper ฯลฯ ... สามารถควบคุมได้ (3) เครื่องขยายเสียงที่ออกแบบจากอุปกรณ์เหล่านี้ใช้ในระบบเสียงและระบบความถี่วิทยุ (4) การทำงานของสวิตช์นำไปสู่การใช้ประโยชน์จากวงจรของสับ ในกรณีนี้ ค่าของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับโดยรักษาระดับแอมพลิจูดให้เท่ากัน (5) หากขอบเขตการพร่องของ MOSFET ถูกสร้างขึ้นในการกำหนดค่าของผู้ติดตามแหล่งที่มา วงจรเหล่านี้จะถูกใช้เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าในโหมดเชิงเส้น (6) เนื่องจากแหล่งที่ให้ค่าคงที่ของกระแสจึงใช้ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ (7) ในการขับเคลื่อนกระแสหรือค่าของแรงดันไฟฟ้าในระดับสูง ควรใช้ในวงจรออสซิลเลเตอร์หรือมิกเซอร์ (8) เป็นทรานซิสเตอร์ที่มีอิมพีแดนซ์ในระดับสูงและมีความเร็วสวิตชิ่งอยู่ในระดับสูง เนื่องจากคุณลักษณะเหล่านี้จึงเป็นที่นิยมสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล (9) เป็นที่ต้องการในระบบเสียงประเภทต่างๆในรถยนต์และระบบเสริมเสียง (10) สิ่งเหล่านี้เป็นที่ต้องการในการออกแบบเครื่องคิดเลข ดังนั้นข้างต้นคือการใช้งานที่หลากหลายของ MOSFET โปรดดูที่ลิงค์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ MOSFET MCQ ด้วยวิธีนี้ ประเภทของ MOSFET จะถูกกล่าวถึง แม้ว่าจะมีการออกแบบที่ซับซ้อนกว่า JFET แต่ก็เป็นที่ต้องการมากกว่าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แอนะล็อกและดิจิทัล สิ่งนี้มีคุณสมบัติที่รับผิดชอบต่อการเติบโตอย่างมากในด้านเทคโนโลยี ตอนนี้ตามคำอธิบาย คุณสามารถให้ตัวอย่างของแอปพลิเคชันที่ใช้ JFET แต่แทนที่ด้วย MOSFET ในภายหลังได้หรือไม่

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ