O transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico (MOSFET, MOS-FET ou MOS FET) é um tipo de transistor de efeito de campo (FET), mais comumente fabricado pela oxidação controlada do silício. Possui uma porta isolada, cuja tensão determina a condutividade do dispositivo.
Sua principal característica é que existe uma camada isolante de dióxido de silício entre a porta metálica e o canal, portanto possui alta resistência de entrada (até 1015Ω). Também é dividido em tubo de canal N e tubo de canal P. Normalmente o substrato (substrato) e a fonte S estão conectados entre si.
De acordo com os diferentes modos de condução, os MOSFETs são divididos em tipo de aprimoramento e tipo de esgotamento.
O chamado tipo de aprimoramento significa: quando VGS = 0, o tubo está no estado de corte. Depois de adicionar o VGS correto, a maioria das portadoras são atraídas para a porta, “aumentando” as portadoras nesta área e formando um canal condutor. .
O modo de esgotamento significa que quando VGS=0, um canal é formado. Quando o VGS correto é adicionado, a maioria dos transportadores pode fluir para fora do canal, “esgotando” os transportadores e desligando o tubo.
Distinguir o motivo: a resistência de entrada do JFET é superior a 100MΩ e a transcondutância é muito alta, quando o portão é conduzido, o campo magnético do espaço interno é muito fácil de detectar o sinal de dados da tensão de trabalho no portão, de modo que o gasoduto tende a estar ativo ou tende a estar ligado-desligado. Se a tensão de indução do corpo for imediatamente adicionada ao portão, porque a principal interferência eletromagnética é forte, a situação acima será mais significativa. Se a agulha do medidor desviar acentuadamente para a esquerda, significa que a tubulação tende a subir, o resistor da fonte de drenagem RDS se expande e a quantidade de corrente da fonte de drenagem diminui o IDS. Por outro lado, a agulha do medidor desvia acentuadamente para a direita, indicando que a tubulação tende a ficar ligada/desligada, o RDS diminui e o IDS aumenta. No entanto, a direção exata na qual a agulha do medidor é desviada deve depender dos pólos positivo e negativo da tensão induzida (tensão de trabalho na direção positiva ou tensão de trabalho na direção reversa) e do ponto médio de trabalho da tubulação.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Tomando o canal N como exemplo, ele é feito em um substrato de silício tipo P com duas regiões de difusão de fonte altamente dopadas N+ e regiões de difusão de dreno N+, e então o eletrodo de fonte S e o eletrodo de dreno D são conduzidos respectivamente. A fonte e o substrato estão conectados internamente e mantêm sempre o mesmo potencial. Quando o dreno está conectado ao terminal positivo da fonte de alimentação e a fonte está conectada ao terminal negativo da fonte de alimentação e VGS=0, a corrente do canal (ou seja, corrente de dreno) ID=0. À medida que o VGS aumenta gradualmente, atraídos pela tensão positiva da porta, portadores minoritários carregados negativamente são induzidos entre as duas regiões de difusão, formando um canal do tipo N do dreno à fonte. Quando VGS é maior que a tensão de ativação VTN do tubo (geralmente cerca de +2V), o tubo do canal N começa a conduzir, formando uma corrente de dreno ID.
VMOSFET (VMOSFET), seu nome completo é V-groove MOSFET. É um dispositivo de comutação de energia de alta eficiência recentemente desenvolvido após o MOSFET. Ele não herda apenas a alta impedância de entrada do MOSFET (≥108W), mas também a pequena corrente de acionamento (cerca de 0,1μA). Ele também possui excelentes características, como alta tensão suportável (até 1200V), grande corrente operacional (1,5A ~ 100A), alta potência de saída (1 ~ 250W), boa linearidade de transcondutância e rápida velocidade de comutação. Justamente por combinar as vantagens dos tubos de vácuo e dos transistores de potência, está sendo amplamente utilizado em amplificadores de tensão (a amplificação de tensão pode chegar a milhares de vezes), amplificadores de potência, fontes chaveadas e inversores.
Como todos sabemos, a porta, a fonte e o dreno de um MOSFET tradicional estão aproximadamente no mesmo plano horizontal do chip, e sua corrente operacional flui basicamente na direção horizontal. O tubo VMOS é diferente. Possui duas características estruturais principais: primeiro, o portão metálico adota uma estrutura de ranhura em forma de V; segundo, tem condutividade vertical. Como o dreno é retirado da parte traseira do chip, o ID não flui horizontalmente ao longo do chip, mas começa na região N+ fortemente dopada (fonte S) e flui para a região de deriva N levemente dopada através do canal P. Finalmente, ele desce verticalmente para drenar D. Como a área da seção transversal do fluxo aumenta, grandes correntes podem passar. Como existe uma camada isolante de dióxido de silício entre a porta e o chip, ainda é um MOSFET de porta isolado.
Vantagens de uso:
MOSFET é um elemento controlado por tensão, enquanto o transistor é um elemento controlado por corrente.
Os MOSFETs devem ser usados quando apenas uma pequena quantidade de corrente pode ser retirada da fonte do sinal; transistores devem ser usados quando a tensão do sinal é baixa e mais corrente pode ser extraída da fonte do sinal. O MOSFET usa portadores majoritários para conduzir eletricidade, por isso é chamado de dispositivo unipolar, enquanto os transistores usam portadores majoritários e minoritários para conduzir eletricidade, por isso é chamado de dispositivo bipolar.
A fonte e o dreno de alguns MOSFETs podem ser usados de forma intercambiável, e a tensão da porta pode ser positiva ou negativa, tornando-os mais flexíveis que os triodos.
O MOSFET pode operar sob condições de corrente muito pequena e tensão muito baixa, e seu processo de fabricação pode integrar facilmente muitos MOSFETs em um chip de silício. Portanto, o MOSFET tem sido amplamente utilizado em circuitos integrados de grande escala.
Olueky SOT-23N MOSFET
As respectivas características de aplicação do MOSFET e do transistor
1. A fonte s, porta g e dreno d do MOSFET correspondem ao emissor e, base b e coletor c do transistor, respectivamente. Suas funções são semelhantes.
2. O MOSFET é um dispositivo de corrente controlado por tensão, o iD é controlado por vGS e seu coeficiente de amplificação gm é geralmente pequeno, portanto a capacidade de amplificação do MOSFET é baixa; o transistor é um dispositivo de corrente controlado por corrente e iC é controlado por iB (ou iE).
3. A porta MOSFET quase não consome corrente (ig»0); enquanto a base do transistor sempre consome uma certa corrente quando o transistor está funcionando. Portanto, a resistência de entrada da porta do MOSFET é maior que a resistência de entrada do transistor.
4. O MOSFET é composto por multiportadoras envolvidas na condução; os transistores têm duas portadoras, multiportadoras e portadoras minoritárias, envolvidas na condução. A concentração de portadores minoritários é muito afetada por fatores como temperatura e radiação. Portanto, os MOSFETs têm melhor estabilidade de temperatura e maior resistência à radiação do que os transistores. Os MOSFETs devem ser usados onde as condições ambientais (temperatura, etc.) variam muito.
5. Quando o metal fonte e o substrato do MOSFET são conectados entre si, a fonte e o dreno podem ser usados de forma intercambiável e as características mudam pouco; enquanto quando o coletor e o emissor do triodo são usados de forma intercambiável, as características são muito diferentes. O valor β será muito reduzido.
6. O coeficiente de ruído do MOSFET é muito pequeno. O MOSFET deve ser usado tanto quanto possível no estágio de entrada de circuitos amplificadores de baixo ruído e circuitos que requerem uma alta relação sinal-ruído.
7. Tanto o MOSFET quanto o transistor podem formar vários circuitos amplificadores e circuitos de comutação, mas o primeiro tem um processo de fabricação simples e tem as vantagens de baixo consumo de energia, boa estabilidade térmica e ampla faixa de tensão de alimentação operacional. Portanto, é amplamente utilizado em circuitos integrados de grande e muito grande escala.
8. O transistor tem uma grande resistência de ligação, enquanto o MOSFET tem uma pequena resistência de ligação, apenas algumas centenas de mΩ. Nos dispositivos elétricos atuais, os MOSFETs são geralmente usados como interruptores e sua eficiência é relativamente alta.
MOSFET de encapsulamento WINSOK SOT-323
MOSFET vs. transistor bipolar
MOSFET é um dispositivo controlado por tensão, e a porta basicamente não recebe corrente, enquanto um transistor é um dispositivo controlado por corrente, e a base deve receber uma certa corrente. Portanto, quando a corrente nominal da fonte de sinal for extremamente pequena, o MOSFET deverá ser utilizado.
O MOSFET é um condutor multiportadora, enquanto ambas as portadoras de um transistor participam da condução. Como a concentração de portadores minoritários é muito sensível às condições externas, como temperatura e radiação, o MOSFET é mais adequado para situações em que o ambiente muda muito.
Além de serem usados como dispositivos amplificadores e interruptores controláveis como transistores, os MOSFETs também podem ser usados como resistores lineares variáveis controlados por tensão.
A fonte e o dreno do MOSFET são de estrutura simétrica e podem ser usados de forma intercambiável. A tensão porta-fonte do MOSFET em modo de esgotamento pode ser positiva ou negativa. Portanto, usar MOSFETs é mais flexível que transistores.
Horário da postagem: 13 de outubro de 2023
