Mosfet - що це таке? Застосування і перевірка транзисторів
У статті ви дізнаєтеся про транзистори MOSFET, що це, які схеми включення бувають. Є тип польового транзистора, у якого вхід електрично ізольований від основного струму несе каналу. І тому називається він польовий транзистор з ізольованим затвором. Найбільш поширеним типом такого польового транзистора, який використовується в багатьох типах електронних схем, називається польовий транзистор метал-оксид-напівпровідник на основі переходу або ж МОП-транзистор (скорочена абревіатура цього елемента).
Відео: Простий метод перевірки справності польового ...
Що таке MOSFET транзистори?
МОП-транзистор являє собою керований напругою польовий транзистор, який відрізняється від польового тим, що він має "метал-оксид" електрод затвора, який електрично ізольований від основного напівпровідника п-каналом або каналом р-типу з дуже тонким шаром ізолюючого матеріалу. Як правило, це діоксид кремнію (а якщо простіше, то скло).
Цей ультратонкий ізольований металевий електрод затвора можна розглядати як одну пластину конденсатора. Ізоляція керуючого входу робить опір МОП-транзистора надзвичайно високим, практично нескінченним.
як і польові, МОП-транзистори мають дуже високий вхідний опір. Може легко накопичувати велику кількість статичного заряду, який призводить до пошкодження, якщо ретельно не захищені ланцюга.
Відмінності мосфети від польових транзисторів
Основна відмінність від польових в тому, що МОП-транзистори випускаються в двох основних формах:
- Виснаження - транзистор вимагає напруги затвор-витік для перемикання пристрою в положення "Вимкнути". Режим виснаження МОП-транзистора еквівалентно "нормально закритому" перемикача.
- Насичення - транзистор вимагає напруги затвор-витік, щоб включити пристрій. Режим посилення МОП-транзистора еквівалентно комутатора з "нормально замкнутими" контактами.
Графічні позначення транзисторів на схемах
Лінія між сполуками стоку і витоку є напівпровідниковий канал. Якщо на схемі, на якій зображені MOSFET транзистори, вона представлена жирної суцільною лінією, то елемент працює в режимі виснаження. Так як струм з стоку може протікати з нульовим потенціалом затвора. Якщо лінія каналу показана пунктиром або ламаного, то транзистор працює в режимі насичення, так як тече струм з нульовим потенціалом затвора. Напрямок стрілки вказує на провідний канал, р-типу або напівпровідниковий прилад п-типу. Причому вітчизняні транзистори позначаються точно так же, як і зарубіжні аналоги.
Базова структура MOSFET транзистора
Конструкція MOSFET (що це, розказано в статті докладно) дуже відрізняється від польових. Обидва типи транзисторів використовують електричне поле, створюване напругою на затворі. Щоб змінити потік носіїв заряду, електронів для п-каналу або отвору для р-каналу, через напівпровідний канал стік-витік. Електрод затвора поміщений на вершині дуже тонким ізолюючим шаром, і є пара невеликих областей п-типу тільки під стік і джерело електродів.
За допомогою ізольованого пристрою затвора для МОП-транзистора ніяких обмежень не застосовується. Тому можна з`єднувати з затвором польового МОП-транзистора джерело сигналу в будь-який полярності (позитивний або негативний). Варто відзначити, що частіше зустрічаються імпортні транзистори, ніж їх вітчизняні аналоги.
Це робить MOSFET пристрої особливо цінними в якості електронних перемикачів або логічних приладів, тому що без впливу ззовні вони, як правило, не проводять струм. І причина цього високий вхідний опір затвора. Отже, дуже маленький або несуттєвий контроль необхідний для МОП-транзисторів. Адже вони являють собою пристрої, керовані ззовні напругою.
Режим виснаження МОП-транзистора
Режим виснаження зустрічається значно рідше, ніж режими посилення без додатка напруги зсуву до затвору. Тобто, канал проводить при нульовій напрузі на затворі, отже, прилад "нормально закритий". На схемах використовується суцільна лінія для позначення нормально замкнутого провідного каналу.
Для п-канального МОП-транзистора виснаження, негативна напруга затвор-витік негативне, буде виснажувати (звідси назва) провідний канал своїх вільних електронів транзистора. Аналогічно для р-канального МОП-транзистора збіднення позитивного напруги затвор-витік, буде виснажувати канал своїх вільних дірок, перевівши пристрій в непроводящее стан. А ось прозвонка транзистора не залежить від того, який режим роботи.
Іншими словами, для режиму виснаження п-канального МОП-транзистора:
- Позитивне напруга на стоці означає більшу кількість електронів і струму.
- Негативна напруга означає менше електронів і струм.
Зворотні затвердження також вірні і для транзисторів р-каналу. Тоді режим виснаження МОП-транзистора еквівалентно "нормально розімкненим" перемикача.
N-канальний МОП-транзистор в режимі виснаження
Режим виснаження МОП-транзистора побудований таким же чином, як і у польових транзисторів. Причому канал стік-витік - це провідний шар з електронами і дірками, який присутній в п-типу або р-типу каналах. Таке легування каналу створює провідний шлях низького опору між стоком і джерела з нульовим напругою. Використовуючи тестер транзисторів, можна провести заміри струмів і напруг на його виході і вході.
Відео: Пристрій і принцип роботи польового моп (mosfet) транзистора
Режим посилення МОП-транзистора
Відео: How to check MOSFET
Найбільш поширеним у транзисторів MOSFET є режим посилення, він зворотний для режиму виснаження. Тут провідний канал слаболегірованних або навіть нелегований, що робить його непровідним. Це призводить до того, що пристрій в режимі спокою не проводить струм (коли напруга зміщення затвора дорівнює нулю). На схемах для позначення МОП-транзисторів такого типу використовують ламану лінію, щоб позначити нормально відкритий токоізолірующій канал.
Для підвищення N-канального МОП-транзистора струм стоку буде текти тільки тоді, коли напруга на затворі прикладається до затвору більше, ніж порогове напруга. При подачі позитивного напруги на затвор до п-типу MOSFET (що це, режими роботи, схеми включення, описані в статті) привертає більшу кількість електронів в напрямку оксидного шару навколо затвора, тим самим збільшуючи посилення (звідси назва) товщини каналу, дозволяючи вільніше протікати току.
Відео: Як перевірити польовий транзистор. Частина 2. МОП (MOSFET) -транзістори
Особливості режиму посилення
Збільшення позитивного напруги затвора викличе появу опору в каналі. Це не покаже тестер транзисторів, він може тільки перевірити цілісність переходів. Щоб зменшити подальше зростання, потрібно збільшити струму стоку. Іншими словами, для режиму посилення п-канального МОП-транзистора:
- Позитивний сигнал транзистор переводить в проводить режим.
- Відсутність сигналу або ж його від`ємне значення переводить в непровідний режим транзистор. Отже, в режимі посилення МОП-транзистор еквівалентний "нормально розімкненим" перемикача.
Зворотні твердження справедливі для режимів посилення р-канальних МОН-транзисторів. При нульовій напрузі пристрій в режимі «Викл» і канал відкритий. Застосування напруги від`ємного значення до затвору р-типу у MOSFET збільшує провідність каналів, переводячи його режим "On". Перевірити можна, використовуючи тестер (цифровий або стрілочний). Тоді для режиму посилення р-канального МОП-транзистора:
- Позитивний сигнал переводить транзистор «Викл».
- Негативний включає транзистор в режим «Увімкнути».
Режим посилення N-канального МОП-транзистора
У режимі посилення МОП-транзистори мають низький вхідний опір в провідному режимі і надзвичайно висока в непроводящем. Також їх нескінченно високий вхідний опір через їх ізольованого затвора. Режиму посилення транзисторів використовується в інтегральних схемах для отримання типу КМОП логічних вентилів і комутації силових ланцюгів в формі, як PMOS (P-канал) і NMOS (N-канал) входів. CMOS - це комплементарний МОП в тому сенсі, що це логічний пристрій має як PMOS, так і NMOS в своїй конструкції.
Підсилювач на MOSFET
Так само, як і польові, транзистори MOSFET можуть бути використані для виготовлення підсилювачів класу «А». Схеми підсилювачів з N-канальним МОП-транзистором загального вихідного режиму посилення, є найбільш популярною. На МОП-транзисторах підсилювачі в режимі збіднення дуже схожі на схеми з використанням польових приладів, за винятком того, що MOSFET (що це, і які типи бувають, розглянуто вище) має більш високий вхідний імпеданс.
Цей імпеданс управляється по входу зміщує резистивной ланцюгом, утвореної резисторами R1 і R2. Крім того, вихідний сигнал для загального джерела підсилювача на транзисторах MOSFET в режимі посилення інвертується, тому що, коли вхідна напруга низька, то перехід транзистора розімкнути. Це можна перевірити, маючи в арсеналі лише тестер (цифровий або навіть стрілочний). При високому вхідному напрузі транзистор у включеному режимі, на виході напруга вкрай низька.
