á 2024/05/30 771

Að skilja MOSFET: tegundir, vinnandi meginreglur og forrit

MOSFETS er örlítið en öflugir þættir nútíma rafeindatækni, sem gerir allt frá snjallsímum til orkubirgða virka á skilvirkan hátt.Ef þú ert nýr í rafeindatækni eða að leita að því að dýpka skilning þinn, þá er þessi handbók fullkomin fyrir þig.Við munum brjóta niður grunnatriði MOSFETs, útskýra hvernig þær virka, mismunandi gerðir í boði og hvernig á að velja rétt fyrir verkefnið þitt.Við munum einnig kanna mörg forrit þeirra og ræða kosti og galla þess að nota þau.Við skulum uppgötva hvernig MOSFETs geta umbreytt rafrænum sköpun þinni!

Vörulisti

Mynd 1: MOSFETS

Kynning á MOSFETS

MOSFET, eða málmoxíð hálfleiðari sviði áhrifa smári, er tegund smári sem er hannað til að vinna bug á takmörkunum hefðbundinna vallaráhrifa smára (FETS).Þessar takmarkanir fela í sér mikla frárennslisþol, miðlungs inntak viðnám og hægari hraða.MOSFETS bjóða upp á háþróaðan og skilvirkari form FET tækni.Þeir eru einnig þekktir sem einangruðir gáttasviðs smáir (IGFET) vegna einangrunar sem einkennir uppbyggingu hliðar þeirra.MOSFET eru spennustýrð tæki;Með því að nota ákveðna spennu á hliðarpinnann gerir þeim kleift að framkvæma rafstraum milli frárennslis og uppsprettupinna.

Helsti munurinn á FETS og MOSFETS liggur í smíði hliðar rafskautsins.Í MOSFET er hlið rafskautsins úr málmoxíði og er rafeinduð úr hálfleiðara rásinni með þunnu lagi af kísildíoxíði eða gleri.Þessi einangrun eykur inntaksþol MOSFET og nær oft mega-ohms (mΩ).Þessi mikla inntaksþol gerir MOSFETs árangursrík í mörgum forritum.

Algengir MOSFET pakkar fela í sér TO-220, þekktur fyrir öfluga frammistöðu sína og auðvelda meðhöndlun.Vinsælar gerðir eins og IRFZ44N, BS170, IRF520 og 2N7000 eru studdar í ýmsum forritum vegna áreiðanlegrar afkösts þeirra og hæfi fyrir mismunandi umhverfi.

Hvernig MOSFET virkar?

Vinnureglan um MOSFET er að virka sem skilvirkt rafræn rofi, stjórna spennu og straumstreymi milli uppsprettu og frárennslisstöðva.Lykilatriðið í þessari aðgerð er MOS þétti, sem breytist frá P-gerð í N-gerð þegar þú notar sérstakar hliðarspennur.Þessi breyting gerir MOSFET kleift að stjórna straumstreymi nákvæmlega.

Til að reka MOSFET beitir þú spennu milli frárennslis og uppspretta skautanna (VDS).Jákvæð spenna á holræsi og neikvæð spenna á uppsprettunni stöðvast straumur í að flæða.Þegar þú notar jákvæða spennu á hliðarstöðina laðar það rafeindir í P-gerð undirlagsins að hliðarsvæðinu.Þetta myndar leiðandi farveg milli N-gerð svæða (holræsi og uppspretta).Með því að auka jákvæða hliðspennu laðar fleiri rafeindir, víkkar N-rásina og leyfir meiri straumi (ID) að renna.MOSFET byrjar að framkvæma við ákveðna spennu sem kallast þröskuldarspenna.

Mynd 2: Aðgerð um eyðingu

Í eyðingu MOSFETS er rásin opin án nokkurs hliðs Spenna, svo straumur rennur frjálslega milli uppsprettu og holræsi.Þetta eru oft kallað „kveikt á“ tækjum.Þegar þú notar jákvætt hlið Spenna, rásin breikkar og meira straumur (ID) flæðir.Ef þú sækir a Mjög neikvæð hliðspenna, rásin þrengir og dregur úr straumnum flæði og mögulega stöðva það alveg.Spenna-straumurinn (V-I) Einkenni MOSFETS-stillingar sýna sýna frárennslisspennu (VDS) á lárétta ásnum og frárennslisstraumnum (ID) á lóðrétta ás.Með enga hliðsspennu gengur MOSFET mjög vel.Jákvætt hliðspenna eykur rásbreiddina og frárennslisstrauminn, meðan a Neikvæð hliðspenna dregur úr breidd rásarinnar og frárennslisstraumsins.

Mynd 3: Aðgerðaraðgerð

Aukahluta MOSFETS virkar eins og opinn rofi.Þeir stunda aðeins þegar jákvæð spenna (+VG) er beitt á hliðarstöðina.Þessa jákvæða spennu er nauðsynleg til að búa til leiðandi rás milli holræsi og uppsprettu.Þegar hliðspennan eykst, streymir rásin og meira straumur (ID) rennur.Án hliðarspennu heldur MOSFET frá sér og enginn straumur rennur á milli uppruna og frárennslis.

Einkenni VI fyrir MOSFETS-eflingarstillingu sýna frárennslisstraum (ID) á lóðrétta ásnum og frárennslisspennu (VDS) á lárétta ásnum.Á niðurskurðarsvæðinu, án hliðsspennu, er MOSFET slökkt og enginn straumur rennur.Á ohmíska svæðinu, með hliðsspennu, leiðir MOSFET og straumur eykst línulega með spennu og virkar eins og breytileg viðnám.Á mettunarsvæðinu eykur frekari aukning á VDS ekki marktækt ID og er MOSFET áfram í leiðandi ástandi með stöðugu straumstreymi, sem er gott til að skipta um forrit.

Mismunandi tegundir af MOSFETS

Tegundir MOSFETS eftir rekstraraðferðum

Mynd 4: Úrslitunarstilling og aukahlutir

MOSFETS MOSFETS (D-MOSFETS)-Ólíkt E-MOSFETS eru D-MOSFET venjulega á þegar spennan er núll.Notkun neikvæða hliðarspennu fyrir N-rás D-MOSFETS eða jákvæða hliðarspennu fyrir P-rás D-MOSFETS slekkur tækið.Þessir smáir eru oft notaðir í hliðstæðum hringrásum þar sem venjulega er ástand.

Aukahamur MOSFETS (E-MOSFETS)-Í þessum MOSFETs er smári áfram þegar hliðarspenna (V_GS) er núll.Til að kveikja á tækinu er jákvætt spennan með hliðarheimili beitt fyrir N-rás E-MoSfets, eða neikvæða hliðarspennu fyrir P-rás E-MOSFET.Þessi tegund er mikið notuð vegna mikillar inntaks viðnáms og lítillar orkunotkunar, sem gerir það tilvalið fyrir stafrænar hringrásir.

Tegundir MOSFETS eftir gerð rásar

Mynd 5: Tegundir MOSFETS eftir gerð rásar

MOSFETs eru frekar flokkaðir eftir þeirri gerð sem þeir nota, sem leiðir til fjögurra aðal afbrigða:

N-rás Aukahlutir MOSFET-Þessi tegund krefst jákvæðrar spennu til að framkalla leiðandi rás milli uppruna og holræsi.Þau eru mikið notuð vegna skilvirkrar skiptisgetu og eru algengar í orkuforritum og stafrænum hringrásum.

P-rásar aukahluta MOSFET-Í þessu tilbrigði þarf neikvæða hliðarspennu til að búa til leiðandi rás.P-rás E-MoSfets eru oft notuð í atburðarásum þar sem skipta þarf jákvæða framboðsspennu og eru þau oft paruð við N-rás MOSFET í ýta-dráttarstigum.

N -rás eyðingarstilling MOSFET - Þessi tegund hefur leiðandi farveg til staðar þegar engin spenna er notuð við hliðið.Það krefst neikvæðrar hliðarspennu til að tæma rásina og slökkva á tækinu.N-rás D-MOSFET eru þekkt fyrir hærri rafeindahreyfingu sína samanborið við P-rásar hliðstæða, sem gerir kleift að bæta árangur í háhraða forritum.

P -rás eyðingarhamur MOSFET - Í þessari gerð er leiðandi rás einnig til staðar þegar engin spenna er notuð við hliðið.Hins vegar þarf það jákvæða hliðarspennu til að slökkva á.P-rás D-MOSFETS eru venjulega notuð í viðbótar stillingum með N-rásartæki til að búa til CMOS (viðbótar MOS) rökrásir.

MOSFET eftir festingartegundum

Panel fest - Panel -fest MOSFETS er skrúfað á málmplötur eða hitaskipa.Það meðhöndlar mikla núverandi forrit með framúrskarandi hitastjórnun.Sem tryggja skilvirka notkun undir miklum álagi.

PCB fest - PCB -fest MOSFET passa örugglega á prentaðar hringrásarborð, oft með flipa til að koma í veg fyrir rangar festingar og vernda gegn yfirstraumsaðstæðum.Þessi festing er algeng í rafeindatækni og iðnaðarforritum.

Yfirborðsfest - Yfirborðsfestar MOSFET bjóða upp á skjótan og áreiðanlegan samsetningu á PCB.Þessi MOSFET er tilvalið fyrir samningur og háþéttni forrit.Mikið notað í nútíma rafeindatækni vegna auðveldrar samþættingar og áreiðanlegrar frammistöðu.

Í gegnum gat fest - í gegnum holu festar MOSFETs veita sterk vélræn tengsl með því að setja íhluta leiðir í gegnum PCB holur.Þessi aðferð er ákjósanleg fyrir stóra og þunga hluti.Sem tryggja endingu í miklum krafti og iðnaðarforritum.

Lykilþættir MOSFET

Mynd 6: Uppbygging MOSFET

Að byggja upp MOSFET er mikil framför miðað við eldri FET hönnun.Til að skilja hvernig MOSFETs virka og hvers vegna þau eru árangursrík í rafeindatækni nútímans er mikilvægt að þekkja innra skipulag þeirra.

Dæmigert MOSFET hefur nokkra mikilvæga hluti:

Gate Terminal - mikilvægasti þátturinn, staðsettur á þunnu málmlagi.Það er einangrað frá aðal hálfleiðara efninu með kísildíoxíði (SiO2) laginu, sem kemur í veg fyrir beina rafmagns snertingu.

Heimild - Heimildin er flugstöð þar sem burðarefni (rafeindir eða göt) fara inn í MOSFET.Það virkar sem inngangspunktur þessara hleðsluberja sem flæða í gegnum tækið.

Holræsi - holræsi er flugstöðin þar sem flutningsmenn yfirgefa MOSFET.Það virkar sem útgöngustaður hleðslufyrirtækisins.Hreyfing flutningsaðila frá uppruna til holræsi skapar strauminn sem rennur í gegnum MOSFET.

GATE - hliðið er flugstöð sem stjórnar flæði burðarefna milli uppruna og frárennslis.Það er aðskilið frá rásinni með þunnu einangrunarlagi (venjulega kísildíoxíð).Þegar þú notar spennu á hliðið býr það til rafsvið sem stjórnar því hversu auðveldlega straumurinn getur streymt um rásina.Þannig stjórnar hliðinu núverandi flæði.

Undirlag (líkami) - undirlagið, einnig kallað líkaminn, er meginhluti MOSFET.Það er venjulega úr kísill og getur verið annað hvort P-gerð eða n-gerð.Undirlagið er tengt við uppsprettustöðina, annað hvort inni í MOSFET eða utan.Það getur haft áhrif á spennuna sem þarf til að kveikja á MOSFET.

Oxíðlag - Oxíðlagið er þunnt einangrunarlag (venjulega kísildíoxíð) milli hliðsins og rásarinnar.Þetta lag stoppar bein straumur frá því að flæða milli hliðsins og rásarinnar.Í staðinn lætur það hliðið stjórna rásinni með rafsviði.

Channel Region - Þetta er þar sem leiðni gerist.Það hefur tvö n-gerð hálfleiðara svæði við holræsi og uppspretta skautanna, þar sem rásin er einnig gerð úr N-gerðinni.Nærliggjandi undirlag er úr P-gerðinni, sem skapar rétt skilyrði fyrir MOSFET til að virka á áhrifaríkan hátt.

MOSFET rekstrarsvæði

• Skerið svæði

Á niðurskurðarsvæðinu virkar MOSFET eins og opinn rofi og sinnir engum straumi á milli frárennslis og uppspretta skautanna.Í þessu ástandi er spennan í hliðarheimild (VG) undir þröskuldspennunni, þannig að engin leiðandi rás myndast.Án þessarar rás er MOSFET áfram ekki leiðandi og enginn straumur rennur í gegnum hann.Þetta svæði er mikilvægt fyrir stafrænar rökstýringar og önnur forrit þar sem MOSFET þarf að starfa sem rofi sem er á stað og einangrar álagið frá aflgjafa þegar slökkt er á því.

• Ohmic svæði

Ohmíska svæðið, einnig kallað línulega svæðið, er þar sem MOSFET virkar eins og breytilegt viðnám.Á þessu svæði eykst straumurinn (ID) sem streymir um MOSFET línulega með frárennslisspennu (VDS).Hliðarspenna (VGS) er yfir þröskuldspennunni, þannig að leiðandi rás myndast á milli holræsi og uppsprettu.Þegar hliðspenna eykst minnkar viðnám rásarinnar og gerir meiri straumi kleift að renna fyrir tiltekið VDS.Þetta gerir MOSFET gagnlegt fyrir hliðstæða forrit, eins og magnara, þar sem þörf er á nákvæmri stjórn á straumi.Í þessum tilvikum getur MOSFET magnað lítil inntaksmerki með því að breyta framleiðslustraumnum í hlutfalli við inntaksspennuna.

• Mettunarsvæði

Á mettunarsvæðinu virkar MOSFET sem stöðugur straumur.Hér helst frárennslisstraumurinn (ID) að mestu leyti það sama, jafnvel þó að frárennslisspenna (VDS) eykst.Þetta gerist vegna þess að rásin á milli holræsi og uppsprettunnar er að fullu opin, svo fleiri VDS breyta ekki straumnum mikið.MOSFET virkar eins og lokaður rofi á þessu svæði og gefur stöðugt straumstreymi.Þetta er frábært til að skipta um aðgerðir.Í rafeindatækni, eins og að skipta um aflgjafa eða mótorstýringar, virkar MOSFET oft á mettunarsvæðinu til að tryggja stöðugan afköst og skilvirka aflgjafa.

MOSFET umbúðavalkostir

Mynd 7: MOSFET umbúðavalkostir

MOSFETS koma í mismunandi pakka til að mæta ýmsum forritum. Val á pakka hefur áhrif á afköst, meðhöndlun og hæfi fyrir sértæk notkun.Hér að neðan eru mismunandi umbúðategundir og algengar þeirra Forrit:

Yfirborðsfestingarpakkar

Yfirborðsfestingarpakkar eru samningur og bjóða upp á skilvirka hitaleiðni.Þau eru beint fest á yfirborð prentaðra hringrásar (PCB), sem gerir þau tilvalin fyrir háþéttni og sjálfvirkan framleiðsluferla.Sem dæmi má nefna TO-263, sem er lítið með framúrskarandi hitadreifingu og oft notuð í aflgjafa.TO-252 (DPAK) er með minni fótspor og er vinsæll í bifreiðum og iðnaðarforritum.MO-187 er hentugur fyrir orkustjórnun og hljóðforrit.SO-8 er tilvalið fyrir rafhlöðuknúin tæki og flytjanlega rafeindatækni.SOT-223 veitir góða hitauppstreymi og er oft notaður í spennu reglugerð.SOT-23 er einn minnsti pakkinn, notaður þar sem pláss er takmarkað.TSOP-6 er þunnur lítill útlínur pakki sem notaður er í samningur neytenda rafeindatækni.

Í gegnum holu pakka

Pakkar í gegnum holu eru notaðir þar sem þörf er á sterkum vélrænni tengslum og auðveldum lóðun handa.Þessir pakkar eru með leiðir sem fara í gegnum PCB holur, bjóða upp á endingu og áreiðanleika.Sem dæmi má nefna TO-262, notuð í orku smára og spennueftirlitsaðila.TO-251 er minni en TO-262 og notað í miðlungs orkuforritum.TO-274 er þekktur fyrir mikla afgreiðslugetu.TO-220 er vinsæll pakki með framúrskarandi hitadreifingu og auðvelda aukningu.Það er notað í fjölmörgum forritum frá aflgjafa til mótorstýringar.TO-247 er stærra en TO-220, sem veitir aukna valdameðferð og hitastjórnun fyrir háar kraftar forrit.

PQFN (Power Quad Flat No-Lead) pakkar

PQFN (Power Quad Flat No-Lead) pakkar eru hannaðir fyrir hágæða orkustjórnun með framúrskarandi hitauppstreymi.Þau eru hentug fyrir samningur, afkastamikil forrit.Sem dæmi má nefna PQFN 2x2, tilvalið fyrir flytjanleg tæki sem þurfa lágmarks pláss og skilvirka orkustjórnun.PQFN 3X3 jafnvægi stærð og meðhöndlun afls og er notað í rafeindatækni neytenda.PQFN 3.3X3.3 er aðeins stærra fyrir bættan hitauppstreymi í miðlungs orkuforritum.PQFN 5X4 er hentugur fyrir hærri orkuforrit með góðri hitauppstreymi.PQFN 5X6 er einn stærsti PQFN pakkinn, notaður í miklum krafti og hágæða forritum eins og tölvu- og fjarskiptabúnaði.

Directfet pakkar

DirectFet pakkar eru hannaðir fyrir hámarks hitauppstreymi og rafknúna afköst.Oft notað í afkastamiklum tölvunarfræði og orkustjórnunarforritum.Þessir pakkar útrýma hefðbundnum vírböndum, draga úr viðnám og bæta skilvirkni.Tilbrigði eins og DirectFet M4, MA, MD, ME, S1 og SH bjóða upp á mismunandi stærðir og getu til að meðhöndla afl.Þau eru sniðin að sérstökum afkastamiklum forritum.DirectFet hönnunin gerir kleift að fá framúrskarandi hitaleiðni og meðhöndlun með mikla straum.Hentar fyrir krefjandi forrit eins og netþjóna, fartölvur og orkubirgðir í hágæða.

Að velja réttan MOSFET fyrir verkefnið þitt

Að velja viðeigandi MOSFET fyrir verkefnið þitt felur í sér vandað mat á sérstökum kröfum þínum og einkennum ýmissa MOSFET sem eru tiltækir á markaðnum.Þrátt fyrir að þetta verkefni geti virst flókið, þá gerir það að því að einfalda það í lykilatriðum ferlið aðgengilegra.Að skilja grundvallarmun á N-rás og P-rás MOSFETS, spennu og núverandi einkunnir, hliðarbreytur og aðrir eiginleikar munu leiðbeina þér í átt að besta vali fyrir umsókn þína.

N-rás vs p-rás

Fyrsta skrefið við val á MOSFET er að ákveða hvort N-rás eða P-rás MOSFET hentar þínum þörfum.N-rás MOSFETS eru skilvirkari og notuð mikið vegna þess að þau framkvæma þegar jákvæð spenna er beitt á hliðið miðað við uppsprettuna.Þannig eru þeir tilvalnir fyrir litlu hliðarskiptingu.Aftur á móti, P-Channel MOSFETs framkvæma þegar neikvæð spenna er beitt á hliðið miðað við upptökin.Vegna þess henta þeir fyrir háhlið rofa forrit.Þessi munur hefur áhrif á heildar skilvirkni og afköst hringrásarinnar.

Spenna og núverandi einkunnir

Fyrir áreiðanlega notkun þarftu að tryggja spennu MOSFET og núverandi einkunnir fara yfir hámarksgildin í hringrásinni.Mat frá frárennslisspennu (VDS) ætti að vera hærri en hámarksspenna í hringrásinni þinni til að koma í veg fyrir bilanir, en hliðarspennan (VGS) verður að vera samhæfð við aksturspennuna frá stjórnrásinni.Fyrir utan það ætti einkunn frárennslisstraums (ID) að takast á við hámarksstrauminn sem umsókn þín mun draga, með aukinni öryggismörkum fyrir mögulega bylgja.Þessi tryggir að MOSFET starfar innan öruggra marka.Það mun koma í veg fyrir ofhitnun og hugsanlega bilun.

Hliðarbreytur og tækniáhrif

GATE breytur MOSFET þurfa að íhuga að tryggja skilvirka notkun með ökumannsrásunum þínum.GATE TRESHOLD SPALAGE (VGS (TH)), sem er spenna sem þarf til að byrja að kveikja á MOSFET, verður að vera innan þess sviðs sem bílstjórinn þinn getur framboð.Að auki er lægri hliðarhleðsla (QG) æskileg til hraðari að skipta og minni orkunotkun, sérstaklega í háhraða forritum.

Hugleiddu einnig byggingartækni MOSFET;Skurður MOSFETS, til dæmis, bjóða upp á lægri ónæmi og hærri núverandi meðhöndlun samanborið við planar MOSFET, en Super Junction Technology veitir aukna skilvirkni fyrir háspennuforrit.

Að lokum er þörf á réttri hitastjórnun, svo sem fullnægjandi hitavask eða kælingarlausnir.Nauðsynlegt er að viðhalda hitastigi á öruggum mótum og tryggja langlífi í miklum krafti.

Algeng notkun MOSFETS

Mynd 8: Umsóknir MOSFET

MOSFET eru fjölhæfir íhlutir sem notaðir eru til að skipta um eða magna rafmerki með því að breyta leiðni þeirra til að bregðast við beittri spennu.Þeir finnast í milljónum innan minnisflísar, örgjörva, vasa reiknivélar, stafræn armbandsúr osfrv.

MOSFET sem rofi

MOSFETS stjórna á skilvirkan hátt stóra strauma með litlum inntaksspennum.Til dæmis geta þeir kveikt og slökkt á lampum í hringrásum.Jákvæð hliðspenna kveikir á MOSFET og gerir straumnum kleift að lýsa upp lampann.Núll eða neikvæð hliðspenna slekkur á því, stöðvar strauminn og slökkt á lampanum.

Til að hámarka afköst við skjótan rofa eru viðbótarhlutar eins og niðurfellingarviðnám og þéttandi þétti notaðir.Fylgdu viðnám halda hliðspennunni lágt þegar það er ekki ekið hátt og kemur í veg fyrir óviljandi skiptingu.Núverandi takmarkandi þéttar stjórna þéttni hliðarinnar, draga úr sníkjudýrum og bæta rofahraða.Fyrir inductive eða rafrýmd álag koma hlífðarhlutir eins og snubbar hringrásir eða díóða með frjálsum hjólum í veg fyrir skemmdir af miklum straumum eða öfugum spennu.

Sem rofar höndla þeir mismunandi spennu og straumstig með lágmarks aflstapi og hitamyndun.Þetta gerir þau tilvalin fyrir hljóðbúnað, merki vinnslu og önnur forrit.

MOS samþættar hringrásir

MOSFET eru notaðir við framleiðslu samþættra hringrásar (ICS).Ólíkt geðhvarfasjúkdómum þurfa MOSFET ekki P-N mótun einangrunar.Það einfaldar framleiðslu og gerir ráð fyrir háþéttni ICS framleiðslu.Þetta er mikilvægt til að búa til örgjörva, minniflís og aðrar flóknar stafrænar hringrásir.

CMOS hringrás

CMOS (viðbótar málm-oxíð-blóðleiðandi) tækni notar bæði P-rás og N-rás MOSFET til að búa til mjög duglegar IC flísar.CMOS hringrásir eru notaðar mikið í stafrænum rökrásum vegna mikils hávaða friðhelgi og lítillar truflanir á orkunotkun.Þessir eiginleikar gera kleift að nota háþéttni rökfræði með lágmarks hitaöflun.

Power Electronics

MOSFETs gegna stóru hlutverki í rafeindatækni, stjórna og umbreyta krafti á skilvirkan hátt.Þeir eru notaðir til að vernda rafhlöðu, skipta um aflgjafa og stjórna álagi í ýmsum tækjum.Samningur stærð þeirra, mikil straumur og innbyggð ESD vernd gerir það að verkum að þeir skera sig úr í aflgjafa, inverters og fjarskiptanetum.

Mós minni

MOSFETS eru lykilatriði í því að þróa öflugt handahófsaðgangsminni (DRAM).Þau bjóða upp á mikla afköst, litla orkunotkun og hagkvæmni miðað við hefðbundið segulmagnaðir kjarna minni.Þess vegna eru þeir fullkomnir fyrir margvísleg tölvuforrit frá einkatölvum til stórra gagnavers.

MOSFET skynjarar

MOSFET skynjarar, eða MOS skynjarar, mæla ýmsar eðlisfræðilegar, efna, líffræðilegar og umhverfisstærðir.Þau eru notuð í ör -rafeindakerfi (MEMS), hafa samskipti við og vinnsluþætti eins og efni, ljós og hreyfingu.MOSFET tækni er einnig notuð við myndskynjun og myndar grunninn að hleðslutengdum tækjum (CCD) og Active-Pixel skynjara í myndavélum og öðrum myndgreiningarbúnaði.

Quantum Physics

Háþróaðir MOSFET, svo sem skammtafræðilegir smáir smáir (QFET) og skammtafræðilegar vettvangsáhrif smára (QWFETs), nota skammtagöng til að auka hraða og afköst.Þessi tæki treysta á skjótan hitauppstreymi fyrir skilvirka notkun.Þannig eru þau tilvalin fyrir skammtafræðilega tölvu og önnur afkastamikil forrit.

Kostir og gallar MOSFET

MOSFETs eru hluti af nútíma rafeindatækni vegna fjölmargra ávinnings þeirra.Hins vegar koma þeir einnig með galla.Að skilja þessa kosti og galla getur hjálpað til við að hanna hringrás og velja íhluti á áhrifaríkan hátt.

Kostir MOSFET

Háhraði - MOSFETS getur skipt hratt á milli kveikju og slökkt.Vegna þess eru þau tilvalin fyrir forrit sem þurfa skjót og skilvirka skiptingu, svo sem stafrænar rökrásir og aflgjafa.Háhraða getu þeirra bætir skilvirkni við meðhöndlun hátíðni merkja.

Lítil orkunotkun - MOSFETS neytir mjög lítið vald, sérstaklega í aðgerðalausum ríkjum.Þetta er sérstaklega gagnlegt fyrir tæki sem eru rekin af rafhlöðu, þar sem það lengir endingu rafhlöðunnar og dregur úr heildar orkunotkun.Lágmarks kraftur þeirra dregur úr ríki gerir þá hentugan fyrir orkusparandi forrit.

Hátt inntak viðnám - MOSFETS hefur mjög hátt inntak viðnám, sem krefst lágmarks inntakstraums til að starfa.Þetta dregur úr álagi á fyrri hringrásarstigum og eykur heildar skilvirkni og afköst kerfisins.Mikil inntak viðnám bætir einnig heiðarleika merkja og dregur úr röskun í hliðstæðum forritum.

Lágt hávaðastig - MOSFETs mynda lágan rafhljóð.Þannig eru þeir tilvalnir fyrir viðkvæmar hliðstæða hringrásir þar sem þörf er á hreinleika merkja.Einkenni þeirra með litla hávaða tryggja skýrari og nákvæmari mögnun og vinnslu merkja.Sá eiginleiki er krafist í hljóð- og RF forritum.

Hagkvæm framleiðsla-Framfarir í hálfleiðara framleiðslu hafa gert MOSFET hagkvæmar.Þrátt fyrir að upphafsferli þeirra sé flókið hefur hæfileikinn til að framleiða þá í miklu magni með því að nota venjulega vinnsluaðferð fyrir kísilþurrku dregið úr kostnaði.Víðtækt framboð þeirra stuðlar einnig að hagkvæmni.Þeir eru fjárhagsáætlunarvænn valkostur fyrir hönnuðir og framleiðendur.

Háhitaárangur-MOSFETs standa sig vel í háhita umhverfi.Þannig eru þau tilvalin fyrir iðnaðar- og bifreiðaforrit.Ólíkt BJT, sem getur þjáðst af hitauppstreymi vegna aukinna lekastrauma við hátt hitastig, viðhalda MOSFET stöðugleika og afköstum.Þessi hitauppstreymi er mikilvægur fyrir tæki sem verða fyrir erfiðum aðstæðum eða krefjast áreiðanlegrar notkunar við hækkað hitastig.

Árangursrík spennu mögnun - MOSFETS skara fram úr í spennuaðferðum.Þeir búa yfir mikilli viðnám og lágt framleiðsla viðnám.Þetta gerir þá áhrifaríkan til að magna veik merki án þess að hlaða stigið á undan.Með tveimur leiðandi skautunum (holræsi og uppsprettu) veita MOSFETS einföld og skilvirk leið til spennu mögnun miðað við BJT, sem krefjast grunn-emitter mótunar til að stjórna straumstreymi.

MOSFET ókostir

Næmi fyrir sundurliðun - MOSFETS eru með mjög þunnt hliðaroxíðlög.Vegna þess eru þeir næmir fyrir sundurliðun við háspennuaðstæður.Þetta þunna lag, þó að bæta afköst, gerir þau viðkvæm fyrir rafstöðueiginleikum (ESD) eða óhóflegri spennu.Nauðsynlegt er að skoða vandlega meðhöndlun og hönnunarsjónarmið til að koma í veg fyrir tjón.

Hitastig næmi - MOSFET afköst geta haft áhrif á hitabreytingar.Hátt hitastig getur breytt rekstrareinkennum þeirra.Það getur leitt til minni skilvirkni eða bilunar.Árangursríkar hitastjórnunaráætlanir, svo sem hitavask eða virk kæling, eru nauðsynlegar, sérstaklega í miklum krafti.

Takmörkuð spennugeta - MOSFETS hefur takmarkaða spennugetu samanborið við aðra smára, svo sem einangraða hliðarþurrka smáatriða (IGBT).Þessi takmörkun gerir þau minna tilvalin fyrir mjög háspennuforrit án þess að hætta á sundurliðun.Hönnuðir verða að velja MOSFET með viðeigandi spennueinkunn til að tryggja áreiðanlega notkun.

Hár framleiðslukostnaður - Framleiðsluferlar MOSFETs eru flóknir og stuðla að hærri kostnaði miðað við aðra smára.Þetta felur í sér nákvæmni sem þarf til að búa til þunnt hliðaroxíðlög og heildar hálfleiðara tilbúningsferlið.Þrátt fyrir að kostnaður hafi lækkað með tækniframförum, geta MOSFET samt verið dýrari en einfaldari tegundir smára og haft áhrif á endanlegan vörukostnað.

Niðurstaða

MOSFETS eru lykilatriði sem gera mörg af nútíma rafeindabúnaði okkar.Þeir eru ótrúlega gagnlegir vegna þess að þeir geta kveikt og slökkt fljótt og notað mjög lítinn kraft.Með því að læra um mismunandi tegundir MOSFETs, hvernig þau virka og hvernig á að velja rétta geturðu bætt rafræna verkefni þín.Hvort sem þú ert að vinna að einföldum græju eða framleiða flókið kerfi, þá mun það að skilja MOSFET hjálpa þér að búa til skilvirkari og áreiðanlegri tæki.Með þessari þekkingu geturðu gert rafræna verkefni þín betri og skilvirkari.

Algengar spurningar [FAQ]

1. Hvernig get ég prófað MOSFET?

Notaðu multimeter í díóða stillingu til að prófa MOSFET.Athugaðu hliðina á hlið til að uppruna með því að setja jákvæða rannsaka á hliðið og neikvæða á upptökum;það ætti ekki að vera lestur.Hladdu hliðinu með því að setja jákvæða rannsakann á holræsi og neikvæða á upptökum;Þú ættir að sjá litla mótstöðu ef MOSFET er N-rás (mikil mótspyrna fyrir P-rás).Snertu stuttlega jákvæða rannsaka við hliðið meðan þú heldur neikvæðu rannsakanum á upptökum.Færðu jákvæða rannsakann aftur í holræsi;Viðnám ætti að vera lágt (eða hátt fyrir P-rás).Losaðu hliðið með því að snerta það með neikvæðum rannsaka og athuga viðnámið;Það ætti að sýna mikla mótstöðu (eða lágt fyrir p-rás).

2. Hvernig túlka ég tölurnar á MOSFET?

Tölurnar á MOSFET fela í sér hlutanúmer, spennueinkunn (VDS), núverandi einkunn (ID), hliðarþröskuldarspennu (VGS (TH)) og gerð pakka.

3. Eru MOSFET notaðir með AC eða DC kraft?

MOSFET eru venjulega notaðir með DC afl en hægt er að nota í hringrásum sem sjá um AC merki, sérstaklega í forritum eins og AC til DC breytum.

4. Hverjar eru algengar orsakir MOSFET bilunar?

Algengar orsakir MOSFET bilunar fela í sér ofhitnun, ofspennu, yfirstraum, rafstöðueiginleika (ESD) og óviðeigandi hliðarakstur.

5. Eru MOSFETS hagkvæmir?

Já, MOSFET eru hagkvæmir vegna mikillar skilvirkni þeirra, hraða skiptishraða og lítillar orkunotkun.Þeir eru hagkvæmt val fyrir fjölbreytt úrval af forritum.Framfarir í framleiðslu hafa einnig dregið úr kostnaði.