من به عنوان یک تأمین کننده MOS ، اغلب در مورد اصل عملکرد یک MOSFET سؤال می شود. درک این امر برای هر کسی که در الکترونیک درگیر باشد ، چه مهندس ، یک سرگرمی یا شخصی که علاقه مند به فناوری پشت دستگاه های مدرن است ، بسیار مهم است. در این پست وبلاگ ، من به جزئیات نحوه عملکرد MOSFET ، ساختار آن و کاربردهای آن می پردازم.
ساختار یک MOSFET
یک ترانزیستور-اثر میدانی MOSFET یا فلز-اکسید-هادی-هادی ، نوعی ترانزیستور است که از یک میدان الکتریکی برای کنترل جریان جریان استفاده می کند. از سه پایانه اصلی تشکیل شده است: منبع (ها) ، تخلیه (D) و دروازه (G). یک بستر نیز وجود دارد که به طور معمول یک ماده نیمه هادی مانند سیلیکون است.
ساختار اساسی یک MOSFET را می توان به دو نوع تقسیم کرد: کانال N-channel و P. در یک MOSFET کانال N ، منبع و تخلیه از مواد نیمه هادی نوع N ساخته شده است ، در حالی که بستر از نوع P است. در مقابل ، در یک MOSFET کانال P ، منبع و تخلیه از نوع P و بستر از نوع N است.
این دروازه توسط یک لایه عایق نازک اکسید ، معمولاً دی اکسید سیلیکون از بستر جدا می شود. این لایه عایق چیزی است که به MOSFET امپدانس ورودی بالایی خود می دهد ، به این معنی که جریان بسیار کمی از سیگنال ورودی جلب می کند.
حالت عمل
MOSFET می تواند در دو حالت اصلی کار کند: حالت تقویت و حالت کاهش.
حالت تقویت
در حالت تقویت ، MOSFET به طور معمول خاموش است ، به این معنی که هیچ جریان بین منبع و تخلیه در صورت عدم وجود ولتاژ روی دروازه وجود ندارد. هنگامی که یک ولتاژ مثبت (برای یک MOSFET کانال N) یا ولتاژ منفی (برای MOSFET کانال P) روی دروازه اعمال می شود ، یک میدان الکتریکی در سراسر لایه عایق ایجاد می شود.
این میدان الکتریکی حامل های بار (الکترون ها را در یک MOSFET N کانال N و سوراخ در یک MOSFET کانال P) به منطقه زیر دروازه جذب می کند و یک کانال رسانا بین منبع و تخلیه تشکیل می دهد. با افزایش ولتاژ دروازه ، تعداد حامل های بار در کانال افزایش می یابد و هدایت کانال نیز افزایش می یابد و اجازه می دهد جریان بیشتری بین منبع و تخلیه جریان یابد.
حالت تخلیه
در حالت تخریب ، MOSFET به طور معمول روشن است ، به این معنی که جریان بین منبع و تخلیه وجود دارد حتی در صورت عدم وجود ولتاژ روی دروازه. هنگامی که ولتاژ قطبیت مخالف روی دروازه اعمال می شود ، میدان الکتریکی ایجاد شده توسط ولتاژ دروازه ، حامل های بار را از کانال دفع می کند و باعث کاهش هدایت کانال و کاهش جریان جریان بین منبع و تخلیه می شود.
عمل تعویض
یکی از متداول ترین کاربردهای یک MOSFET به عنوان سوئیچ است. در یک مدار سوئیچینگ ، از MOSFET برای روشن و خاموش بار (مانند لامپ یا موتور) استفاده می شود.
هنگامی که از MOSFET به عنوان سوئیچ استفاده می شود ، در منطقه قطع یا منطقه اشباع کار می کند. در منطقه برش ، ولتاژ دروازه زیر ولتاژ آستانه است و MOSFET خاموش است ، به این معنی که هیچ جریان بین منبع و تخلیه وجود ندارد. در منطقه اشباع ، ولتاژ دروازه بالاتر از ولتاژ آستانه است و MOSFET روشن است ، به این معنی که یک مسیر مقاومت کم بین منبع و تخلیه وجود دارد و اجازه می دهد جریان از طریق بار جریان یابد.
مزیت استفاده از MOSFET به عنوان سوئیچ سرعت سوئیچینگ بالا و مصرف انرژی کم آن است. MOSFET ها می توانند خیلی سریع روشن و خاموش شوند و آنها را برای برنامه های با فرکانس بالا مناسب می کند. علاوه بر این ، به دلیل امپدانس ورودی زیاد ، آنها جریان بسیار کمی را از سیگنال کنترل می کشند و باعث کاهش مصرف برق می شوند.
عمل تقویت
MOSFET ها همچنین می توانند به عنوان تقویت کننده استفاده شوند. در یک مدار تقویت کننده ، از MOSFET برای تقویت یک سیگنال ورودی کوچک به یک سیگنال خروجی بزرگتر استفاده می شود.
هنگامی که یک سیگنال ورودی کوچک به دروازه MOSFET اعمال می شود ، باعث تغییر کوچک ولتاژ دروازه می شود. این تغییر در ولتاژ دروازه باعث تغییر متناظر در هدایت کانال می شود که به نوبه خود باعث تغییر در جریان بین منبع و تخلیه می شود. سیگنال خروجی ، که از تخلیه گرفته می شود ، یک نسخه تقویت شده از سیگنال ورودی است.
افزایش یک تقویت کننده MOSFET با استفاده از انتقال MOSFET تعیین می شود ، که اندازه گیری میزان تغییر جریان تخلیه برای تغییر معین در ولتاژ دروازه است.
برنامه
MOSFET در طیف گسترده ای از برنامه ها از جمله منبع تغذیه ، کنترل موتور ، تقویت کننده های صوتی و مدارهای دیجیتال استفاده می شود.
در منبع تغذیه ، از MOSFET ها به عنوان سوئیچ برای کنترل جریان برق به بار استفاده می شود. آنها می توانند ولتاژ و جریان بالایی را تحمل کنند و آنها را برای برنامه های با قدرت بالا مناسب می کنند.
در کنترل موتور ، از MOSFET ها برای کنترل سرعت و جهت موتورها استفاده می شود. با روشن و خاموش کردن MOSFET ها در زمان های مختلف ، جریان جریان از طریق موتور قابل کنترل است و به موتور اجازه می دهد با سرعت های مختلف و در جهات مختلف اجرا شود.
در تقویت کننده های صوتی ، از MOSFET ها برای تقویت سیگنال صوتی استفاده می شود. آنها می توانند با تحریف کم ، تقویت با کیفیت بالا را فراهم کنند ، و آنها را برای سیستم های صوتی با وفاداری بالا مناسب می کند.
در مدارهای دیجیتال ، از MOSFET ها به عنوان دروازه های منطقی برای انجام عملیات دیجیتال استفاده می شود. از آنها می توان برای ساخت مدارهای دیجیتالی پیچیده مانند ریز پردازنده ها و تراشه های حافظه استفاده کرد.
پایان
در نتیجه ، اصل عملکرد یک MOSFET بر اساس کنترل هدایت یک کانال بین منبع و تخلیه توسط یک میدان الکتریکی ایجاد شده توسط ولتاژ دروازه است. MOSFET ها می توانند در حالت تقویت یا حالت تخریب کار کنند و در طیف گسترده ای از برنامه ها می توانند به عنوان سوئیچ یا تقویت کننده استفاده شوند.
من به عنوان یک تأمین کننده MOS ، من MOSFET های با کیفیت بالا را ارائه می دهم که برای برنامه های مختلف مناسب است. اگر علاقه مند به خرید MOSFET هستید یا در مورد عملکرد آنها سؤالی دارید ، لطفاً [با شروع تماس برای مذاکره تهیه) احساس راحتی کنید. ما همچنین محصولات مرتبط با آن را نیز ارائه می دهیمماسبامخمر خوراکی غیر فعالوتدیواره سلول مخمربشر امروز برای بحث در مورد الزامات خاص خود با ما تماس بگیرید.
منابع
- Streetman ، BG ، & Banerjee ، SK (2006). دستگاه های الکترونیکی حالت جامد. سالن Prentice.
- Sedra ، AS ، & Smith ، KC (2010). مدارهای میکروالکترونیک. انتشارات دانشگاه آکسفورد.
