Mosfet - што гэта такое? Прымяненне і праверка транзістараў

У артыкуле вы даведаецеся пра транзістары MOSFET, што гэта, якія схемы ўключэння бываюць. Ёсць тып палявога транзістара, у якога ўваход электрічным ізаляваны ад асноўнага току апорнага канала. І таму называецца ён палявы транзістар з ізаляванай засаўкай. Найбольш распаўсюджаным тыпам такога палявога транзістара, які выкарыстоўваецца ў многіх тыпах электронных схем, называецца палявы транзістар метал-аксід-паўправаднік на аснове пераходу ці ж МОП-транзістар (скарочаная абрэвіятура гэтага элемента).

Што такое MOSFET транзістары?

МАП-транзістар ўяўляе сабой кіраваны напругай палявы транзістар, які адрозніваецца ад палявога тым, што ён мае "метал-аксід" электрод засаўкі, які электрычнаму ізаляваны ад асноўнага паўправадніка п-каналам або каналам р-тыпу з вельмі тонкім пластом ізалявальнага матэрыялу. Як правіла, гэта дыяксід крэмнія (а калі прасцей, то шкло).

Гэты ўльтратонкі ізаляваны металічны электрод засаўкі можна разглядаць як адну пласціну кандэнсатара. Ізаляцыя кіраўніка ўваходу робіць супраціў МОП-транзістара надзвычай высокім, практычна бясконцым.

Як і палявыя, МАП-транзістары маюць вельмі высокі ўваходны супраціў. Можа лёгка назапашваць вялікая колькасць статычнага зараду, які прыводзіць да пашкоджання, калі старанна не абароненыя ланцуга.

Адрозненні МОСФЕТ ад палявых транзістараў

Асноўнае адрозненне ад палявых у тым, што МАП-транзістары выпускаюцца ў двух асноўных формах:

1. Знясіленне - транзістар патрабуе напружання затвор-выток для пераключэння прылады ў становішча "Выкл". Рэжым знясілення МОП-транзістара эквівалентна "нармальна закрытаму" перамыкачу.
2. Насычэнне - транзістар патрабуе напружання затвор-выток, каб уключыць прыладу. Рэжым ўзмацнення МОП-транзістара эквівалентна камутатару з "нармальна замкнёнымі" кантактамі.

Графічныя абазначэння транзістараў на схемах

Лінія паміж злучэннямі сцёку і вытока ўяўляе сабой паўправадніковы канал. Калі на схеме, на якой намаляваныя MOSFET транзістары, яна прадстаўлена тоўстай суцэльнай лініяй, то элемент працуе ў рэжыме знясілення. Бо ток з сцёку можа працякаць з нулявым патэнцыялам засаўкі. Калі лінія канала паказаная пункцірам ці ламаць, то транзістар працуе ў рэжыме насычэння, так як цячэ ток з нулявым патэнцыялам засаўкі. Кірунак стрэлкі паказвае на які праводзіць канал, р-тыпу або паўправадніковы прыбор п-тыпу. Прычым айчынныя транзістары абазначаюцца сапраўды гэтак жа, як і замежныя аналагі.

Базавая структура MOSFET транзістара

Канструкцыя MOSFET (што гэта, расказана ў артыкуле падрабязна) вельмі адрозніваецца ад палявых. Абодва тыпу транзістараў выкарыстоўваюць электрычнае поле, якое ствараецца напругай на засаўцы. Каб змяніць паток носьбітаў зарада, электронаў для п-канала або адтуліны для р-канала, праз полупроводящий канал сцёк-выток. Электрод засаўкі змешчаны на вяршыні вельмі тонкім ізалявальным пластом, і ёсць пара невялікіх абласцей п-тыпу толькі пад сцёк і выток электродаў.

Пры дапамозе ізаляванага прылады затвора для МОП-транзістара ніякіх абмежаванняў не ўжываецца. Таму можна злучаць з засаўкай палявога МОП-транзістара крыніца сігналу ў любой палярнасці (станоўчы ці адмоўнай). Варта адзначыць, што часцей сустракаюцца імпартныя транзістары, чым іх айчынныя аналагі.

Гэта робіць MOSFET прылады асабліва каштоўнымі ў якасці электронных перамыкачоў або лагічных прыбораў, таму што без уздзеяння звонку яны, як правіла, не праводзяць ток. І прычына гэтаму высокі ўваходны супраціў засаўкі. Такім чынам, вельмі маленькі ці неістотны кантроль неабходны для МАП-транзістараў. Бо яны ўяўляюць сабой прылады, кіраваныя звонку напругай.

Рэжым знясілення МОП-транзістара

Рэжым знясілення сустракаецца значна радзей, чым рэжымы узмацнення без прыкладання напругі зрушэння да засаўкі. Гэта значыць, канал праводзіць пры нулявым напружанні на засаўцы, такім чынам, прыбор "нармальна закрыты". На схемах выкарыстоўваецца суцэльная лінія для абазначэння нармальна замкнёнага якая праводзiць канала.

Для п-канального МОП-транзістара знясілення, адмоўнае напружанне затвор-выток адмоўнае, будзе зьнемагаць (адсюль назва) які праводзіць канал сваіх свабодных электронаў транзістара. Аналагічна для р-канального МОП-транзістара збядненне станоўчага напружання затвор-выток, будзе зьнемагаць канал сваіх свабодных дзірак, перавядучы прыладу ў які не праводзіць стан. А вось прозвонка транзістара не залежыць ад таго, які рэжым працы.

Іншымі словамі, для рэжыму знясілення п-канального МОП-транзістара:

1. Станоўчае напружанне на сцёку азначае большую колькасць электронаў і току.
2. Адмоўнае напружанне азначае менш электронаў і ток.

Зваротныя зацвярджэння таксама верныя і для транзістараў р-канала. Тады рэжым знясілення МОП-транзістара эквівалентна "нармальна растуленыя" перамыкачу.

N-канальны МОП-транзістар ў рэжыме знясілення

Рэжым знясілення МОП-транзістара пабудаваны такім жа чынам, як і ў палявых транзістараў. Прычым канал сцёк-выток - гэта праводзіць пласт з электронамі і дзіркамі, які прысутнічае ў п-тыпу або р-тыпу каналах. Такое легіраванне канала стварае які праводзіць шлях нізкага супраціву паміж сцёкам і крыніцы з нулявым напругай. Выкарыстоўваючы тэстар транзістараў, можна правесці замеры токаў і высілкаў на яго выхадзе і ўваходзе.

Рэжым ўзмацнення МОП-транзістара

Больш распаўсюджаным у транзістараў MOSFET з'яўляецца рэжым ўзмацнення, ён зваротны для рэжыму знясілення. Тут які праводзіць канал слаболегированный ці нават нелегіраванай, што робіць яго не праводзіць. Гэта прыводзіць да таго, што прылада ў рэжыме супакою не праводзіць ток (калі напружанне зрушэння засаўкі роўна нулю). На схемах для абазначэння МАП-транзістараў такога тыпу выкарыстоўваюць ламаную лінію, каб пазначыць нармальна адкрыты токоизолирующий канал.

Для павышэння N-канального МОП-транзістара ток сцёку будзе цячы толькі тады, калі напружанне на засаўцы прыкладваецца да засаўкі больш, чым парогавае напружанне. Пры падачы станоўчага напружання на затвор да п-тыпу MOSFET (што гэта, рэжымы працы, схемы ўключэння, апісаны ў артыкуле) прыцягвае большую колькасць электронаў у напрамку аксіднай пласта вакол засаўкі, тым самым павялічваючы ўзмацненне (адсюль назва) таўшчыні канала, дазваляючы вальней працякаць таку.

Асаблівасці рэжыму ўзмацнення

Павелічэнне станоўчага напружання засаўкі выкліча з'яўленне супраціву ў канале. Гэта не пакажа тэстар транзістараў, ён можа толькі праверыць цэласнасць пераходаў. Каб паменшыць далейшы рост, трэба павялічыць току сцёку. Іншымі словамі, для рэжыму ўзмацнення п-канального МОП-транзістара:

1. Станоўчы сігнал транзістар перакладае ў які праводзіць рэжым.
2. Адсутнасць сігналу або жа яго адмоўнае значэнне перакладае ў які не праводзіць рэжым транзістар. Такім чынам, у рэжыме ўзмацнення МОП-транзістар эквівалентны "нармальна растуленыя" перамыкачу.

Зваротныя зацвярджэння справядлівыя для рэжымаў ўзмацнення р-канальных МОП-транзістараў. Пры нулявым напружанні прыладу ў рэжыме "Выкл» і канал адкрыты. Прымяненне напружання адмоўнага значэння да засаўкі р-тыпу ў MOSFET павялічвае праводнасць каналаў, пераводзячы яго рэжым «Укл». Праверыць можна, выкарыстоўваючы тэстар (лічбавы або стрелочный). Тады для рэжыму ўзмацнення р-канального МОП-транзістара:

1. Станоўчы сігнал перакладае транзістар "Выкл».
2. Адмоўны ўключае транзістар ў рэжым «Укл».

Рэжым ўзмацнення N-канального МОП-транзістара

У рэжыме ўзмацнення МОП-транзістары маюць нізкае ўваходны супраціў у які праводзіць рэжыме і надзвычай высокае ў які не праводзіць. Таксама іх бясконца высокі ўваходны супраціў з-за іх ізаляванага засаўкі. Рэжыму ўзмацнення транзістараў выкарыстоўваецца ў інтэгральных схемах для атрымання тыпу КМОП лагічных вентыляў і камутацыі сілавых ланцугоў ў форме, як PMOS (P-канал) і NMOS (N-канал) уваходаў. CMOS - гэта камплементарны МОП у тым сэнсе, што гэта лагічнае прылада мае як PMOS, так і NMOS ў сваёй канструкцыі.

Ўзмацняльнік на MOSFET

Гэтак жа, як і палявыя, транзістары MOSFET могуць быць выкарыстаны для вырабу узмацняльнікаў класа «А». Схемы узмацняльнікаў з N-канальным МАП-транзістарам агульнага зыходнага рэжыму ўзмацнення, з'яўляецца найбольш папулярнай. На МОП-транзістарах ўзмацняльнікі ў рэжыме збяднення вельмі падобныя на схемы з выкарыстаннем палявых прыбораў, за выключэннем таго, што MOSFET (што гэта, і якія тыпы бываюць, разгледжана вышэй) мае больш высокі ўваходны імпеданс.

Гэты імпеданс кіруецца па ўваходу ссоўвае рэзістыўнай ланцугом, адукаванай рэзістарамі R1 і R2. Акрамя таго, выхадны сігнал для агульнага крыніцы ўзмацняльніка на транзістарах MOSFET ў рэжыме ўзмацнення Інвертуйце, таму што, калі уваходнае напружанне нізкае, то пераход транзістара растуляць. Гэта можна праверыць, маючы на арсенале толькі толькі тэстар (лічбавы ці нават стрелочный). Пры высокім ўваходным напрузе транзістар ва ўключаным рэжыме, на выхадзе напружанне вельмі нізкая.