ຄໍາອະທິບາຍລາຍລະອຽດຂອງແຜນວາດຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງ MOSFET

MOSFET ແມ່ນຫນຶ່ງໃນອົງປະກອບພື້ນຖານທີ່ສຸດໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor. ໃນວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກ, MOSFET ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນໃຊ້ໃນວົງຈອນເຄື່ອງຂະຫຍາຍພະລັງງານຫຼືວົງຈອນການສະຫນອງພະລັງງານແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ຂ້າງລຸ່ມນີ້,ໂອລູຄີຈະໃຫ້ຄຳອະທິບາຍລະອຽດກ່ຽວກັບຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງ MOSFET ແລະ ວິເຄາະໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງ MOSFET.

ແມ່ນຫຍັງMOSFET

MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor (MOSFET). ມັນເປັນ transistor ຜົນກະທົບພາກສະຫນາມທີ່ສາມາດໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນວົງຈອນອະນາລັອກແລະວົງຈອນດິຈິຕອນ. ອີງຕາມຄວາມແຕກຕ່າງ polarity ຂອງ "ຊ່ອງທາງ" ຂອງມັນ (ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການເຮັດວຽກ), ມັນສາມາດແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດ: "N-type" ແລະ "P-type", ເຊິ່ງມັກຈະເອີ້ນວ່າ NMOS ແລະ PMOS.

ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງ MOSFET

MOSFET ສາມາດແບ່ງອອກເປັນປະເພດການປັບປຸງແລະປະເພດ depletion ຕາມຮູບແບບການເຮັດວຽກ. ປະເພດການເພີ່ມປະສິດທິພາບຫມາຍເຖິງ MOSFET ໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີແຮງດັນທີ່ມີຄວາມລໍາອຽງຖືກນໍາໃຊ້ແລະບໍ່ມີ conຊ່ອງ ductive. ປະເພດຂອງການ depletion ຫມາຍເຖິງ MOSFET ໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີແຮງດັນ bias ຖືກນໍາໃຊ້. ຊ່ອງທາງ conductive ຈະປາກົດ.

ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕົວຈິງ, ມີພຽງແຕ່ປະເພດການປັບປຸງ N-channel ແລະປະເພດການເພີ່ມປະສິດທິພາບ P-channel MOSFETs. ເນື່ອງຈາກ NMOSFETs ມີຄວາມຕ້ານທານຂະຫນາດນ້ອຍໃນລັດແລະງ່າຍຕໍ່ການຜະລິດ, NMOS ແມ່ນທົ່ວໄປຫຼາຍກ່ວາ PMOS ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕົວຈິງ.

ຮູບແບບການເພີ່ມປະສິດທິພາບ MOSFET

ມີສອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN ກັບຫຼັງລະຫວ່າງທໍ່ D ແລະແຫຼ່ງ S ຂອງ MOSFET ຮູບແບບການປັບປຸງ. ເມື່ອ gate-source voltage VGS = 0, ເຖິງແມ່ນວ່າ VDS ແຮງດັນຂອງ drain-source ຈະຖືກເພີ່ມ, ມີ PN junction ຢູ່ໃນສະພາບທີ່ປີ້ນກັບກັນ, ແລະບໍ່ມີຊ່ອງທາງ conductive ລະຫວ່າງທໍ່ລະບາຍນ້ໍາແລະແຫຼ່ງ (ບໍ່ມີການໄຫຼໃນປະຈຸບັນ. ). ດັ່ງນັ້ນ, ການລະບາຍນ້ໍາ ID=0 ໃນເວລານີ້.

ໃນເວລານີ້, ຖ້າມີແຮງດັນຕໍ່ຫນ້າຖືກເພີ່ມລະຫວ່າງປະຕູແລະແຫຼ່ງ. ນັ້ນແມ່ນ, VGS>0, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າທີ່ມີປະຕູຮົ້ວສອດຄ່ອງກັບຊັ້ນຍ່ອຍຊິລິຄອນ P-type ຈະຖືກຜະລິດຢູ່ໃນຊັ້ນ insulating SiO2 ລະຫວ່າງ electrode ປະຕູແລະຊັ້ນໃຕ້ດິນຊິລິຄອນ. ເນື່ອງຈາກວ່າຊັ້ນ oxide ແມ່ນ insulating, ແຮງດັນ VGS ທີ່ໃຊ້ກັບປະຕູຮົ້ວບໍ່ສາມາດຜະລິດກະແສໄຟຟ້າໄດ້. ຕົວເກັບປະຈຸແມ່ນຜະລິດຢູ່ທັງສອງດ້ານຂອງຊັ້ນອອກໄຊ, ແລະວົງຈອນທຽບເທົ່າ VGS ຈະຄິດຄ່າຕົວເກັບປະຈຸ (ຕົວເກັບປະຈຸ). ແລະສ້າງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ, ຍ້ອນວ່າ VGS ຄ່ອຍໆເພີ່ມຂຶ້ນ, ດຶງດູດແຮງດັນໄຟຟ້າບວກຂອງປະຕູຮົ້ວ. ຈໍານວນເອເລັກໂຕຣນິກຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍສະສົມຢູ່ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງຂອງຕົວເກັບປະຈຸ (ຕົວເກັບປະຈຸ) ແລະສ້າງຊ່ອງທາງ conductive N-type ຈາກທໍ່ນ້ໍາໄປຫາແຫຼ່ງ. ເມື່ອ VGS ເກີນແຮງດັນເປີດ VT ຂອງທໍ່ (ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວປະມານ 2V), ທໍ່ N-channel ພຽງແຕ່ເລີ່ມຕົ້ນດໍາເນີນການ, ຜະລິດ ID ກະແສໄຟຟ້າ. ພວກເຮົາໂທຫາ gate-source voltage ເມື່ອຊ່ອງທໍາອິດເລີ່ມຕົ້ນສ້າງແຮງດັນໄຟຟ້າເປີດ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວສະແດງອອກເປັນ VT.

ການຄວບຄຸມຂະຫນາດຂອງແຮງດັນປະຕູຮົ້ວ VGS ປ່ຽນແປງຄວາມເຂັ້ມແຂງຫຼືຈຸດອ່ອນຂອງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ, ແລະຜົນກະທົບຂອງການຄວບຄຸມຂະຫນາດຂອງ ID ກະແສໄຟຟ້າສາມາດບັນລຸໄດ້. ນີ້ຍັງເປັນລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນຂອງ MOSFETs ທີ່ໃຊ້ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າເພື່ອຄວບຄຸມປະຈຸບັນ, ດັ່ງນັ້ນພວກມັນຍັງຖືກເອີ້ນວ່າ transistors ຜົນກະທົບພາກສະຫນາມ.

ໂຄງສ້າງພາຍໃນ MOSFET

ໃນຊັ້ນຍ່ອຍຂອງຊິລິໂຄນປະເພດ P ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຄວາມບໍ່ສະອາດຕ່ໍາ, ສອງພື້ນທີ່ N + ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຄວາມບໍ່ສະອາດສູງໄດ້ຖືກສ້າງຂື້ນ, ແລະສອງ electrodes ຖືກດຶງອອກຈາກອາລູມິນຽມໂລຫະເພື່ອເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນທໍ່ລະບາຍນ້ໍາ d ແລະແຫຼ່ງ s ຕາມລໍາດັບ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ດ້ານ semiconductor ແມ່ນປົກຫຸ້ມດ້ວຍຊັ້ນ insulating silicon dioxide (SiO2) ບາງທີ່ສຸດ, ແລະ electrode ອາລູມິນຽມໄດ້ຖືກຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນຊັ້ນ insulating ລະຫວ່າງລະບາຍແລະແຫຼ່ງເພື່ອຮັບໃຊ້ເປັນປະຕູ g. Electrode B ຍັງຖືກດຶງອອກມາຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ, ປະກອບເປັນ MOSFET N-channel enhancement-mode. ດຽວກັນນີ້ແມ່ນຄວາມຈິງສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງພາຍໃນຂອງ MOSFETs ປະເພດການປັບປຸງ P-channel.

ສັນຍາລັກວົງຈອນ N-channel MOSFET ແລະ P-channel MOSFET

ຮູບພາບຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນສັນຍາລັກວົງຈອນຂອງ MOSFET. ໃນຮູບ, D ແມ່ນທໍ່ລະບາຍນ້ໍາ, S ແມ່ນແຫຼ່ງ, G ແມ່ນປະຕູ, ແລະລູກສອນຢູ່ກາງເປັນຕົວແທນຂອງ substrate. ຖ້າລູກສອນຊີ້ເຂົ້າໄປຂ້າງໃນ, ມັນສະແດງເຖິງ N-channel MOSFET, ແລະຖ້າລູກສອນຊີ້ອອກໄປຂ້າງນອກ, ມັນສະແດງເຖິງ P-channel MOSFET.

Dual N-channel MOSFET, dual P-channel MOSFET ແລະ N+P-channel MOSFET ສັນຍາລັກວົງຈອນ

ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ໃນໄລຍະຂະບວນການຜະລິດ MOSFET, substrate ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຫຼ່ງກ່ອນທີ່ຈະອອກຈາກໂຮງງານ. ດັ່ງນັ້ນ, ໃນກົດລະບຽບຂອງສັນຍາລັກ, ສັນຍາລັກລູກສອນທີ່ເປັນຕົວແທນຂອງ substrate ຍັງຕ້ອງໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຫຼ່ງເພື່ອຈໍາແນກການລະບາຍແລະແຫຼ່ງ. Polarity ຂອງແຮງດັນທີ່ໃຊ້ໂດຍ MOSFET ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ transistor ແບບດັ້ງເດີມຂອງພວກເຮົາ. N-channel ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ NPN transistor. ການລະບາຍ D ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບ electrode ບວກແລະແຫຼ່ງ S ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບ electrode ລົບ. ເມື່ອປະຕູ G ມີແຮງດັນທາງບວກ, ຊ່ອງທາງ conductive ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນແລະ N-channel MOSFET ເລີ່ມເຮັດວຽກ. ເຊັ່ນດຽວກັນ, P-channel ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ transistor PNP. ການລະບາຍ D ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບ electrode ລົບ, ແຫຼ່ງ S ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບ electrode ບວກ, ແລະໃນເວລາທີ່ປະຕູຮົ້ວ G ມີແຮງດັນທາງລົບ, ຊ່ອງທາງ conductive ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນແລະ P-channel MOSFET ເລີ່ມເຮັດວຽກ.

MOSFET ປ່ຽນຫຼັກການການສູນເສຍ

ບໍ່ວ່າຈະເປັນ NMOS ຫຼື PMOS, ມີຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນຂອງ conduction ທີ່ສ້າງຂຶ້ນຫຼັງຈາກເປີດ, ດັ່ງນັ້ນກະແສໄຟຟ້າຈະບໍລິໂພກພະລັງງານໃນການຕໍ່ຕ້ານພາຍໃນນີ້. ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງພະລັງງານທີ່ບໍລິໂພກນີ້ເອີ້ນວ່າການບໍລິໂພກ conduction. ການເລືອກ MOSFET ທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນຂະຫນາດນ້ອຍຈະຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກການນໍາ. ຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນໃນປະຈຸບັນຂອງ MOSFETs ພະລັງງານຕ່ໍາໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນປະມານສິບ milliohms, ແລະຍັງມີຫຼາຍ milliohms.

ເມື່ອ MOS ຖືກເປີດໃຊ້ແລະຖືກປິດ, ມັນຈະບໍ່ຖືກຮັບຮູ້ໃນທັນທີ. ແຮງດັນທັງສອງດ້ານຂອງ MOS ຈະຫຼຸດລົງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ແລະກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານມັນຈະມີການເພີ່ມຂື້ນ. ໃນລະຫວ່າງໄລຍະເວລານີ້, ການສູນເສຍຂອງ MOSFET ແມ່ນຜະລິດຕະພັນຂອງແຮງດັນແລະກະແສໄຟຟ້າ, ເຊິ່ງເປັນການສູນເສຍສະຫຼັບ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ການສູນເສຍການສະຫຼັບແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າການສູນເສຍການນໍາ, ແລະຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບໄວເທົ່າໃດ, ການສູນເສຍຈະຫຼາຍ.

ຜະລິດຕະພັນຂອງແຮງດັນແລະປະຈຸບັນໃນປະຈຸບັນຂອງການດໍາເນີນການແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການສູນເສຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ການປ່ຽນການສູນເສຍສາມາດຫຼຸດລົງໃນສອງທາງ. ຫນຶ່ງແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນເວລາສະຫຼັບ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍໃນລະຫວ່າງການເປີດແຕ່ລະຄັ້ງ; ອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນຂອງສະຫວິດຕໍ່ຫນ່ວຍເວລາ.

ຂ້າງເທິງນີ້ແມ່ນຄໍາອະທິບາຍລາຍລະອຽດຂອງແຜນວາດຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງ MOSFET ແລະການວິເຄາະໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງ MOSFET. ເພື່ອຮຽນຮູ້ເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບ MOSFET, ຍິນດີຕ້ອນຮັບທີ່ປຶກສາ OLUKEY ເພື່ອສະຫນອງການສະຫນັບສະຫນູນດ້ານວິຊາການ MOSFET!