Prinsip Kerja MOSFET

1. Pengenalan

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) adalah transistor kesan medan yang meluas digunakan dalam litar elektronik moden. Ia mengawal penukaran arus dengan membentuk atau memblok saluran konduktif melalui aplikasi medan elektrik. MOSFET mempunyai kecekapan kawalan tinggi, penggunaan kuasa rendah, dan kelajuan tukar cepat, menjadikannya tidak tertinggal dalam sistem digital dan analog.

2. Struktur

MOSFET biasanya terdiri daripada bahagian berikut:

Getar: Elektrod logam atau polisilikon yang diberi insulasi dari semikonduktor oleh lapisan dielektrik (biasanya oksida silikon, SiO₂).

Sumber dan Drain: Dua kawasan N-tipe terdedah yang tertanam dalam substrat semiconductor P-tipe.

Badan (Substrat): Biasanya sebuah semiconductor P-tipe. Dalam kebanyakan reka bentuk litar, badan disambungkan kepada sumber untuk mengekalkan potensi tetap dan mengurangkan gangguan kesan badan.

3. Prinsip Operasi

MOSFET beroperasi dengan mengawal sama ada saluran konduktif terbentuk di antara sumber dan drain, bergantung kepada voltan gerbang.

3.1 Keadaan Mati

Apabila voltan get adalah 0 V atau lebih rendah daripada voltan ambang (Vth):

Tiada saluran konduktif yang terbentuk di permukaan substrat P-tipe.

Impedans tinggi wujud di antara sumber dan penjinak, menyebabkan hampir tiada aliran elektrik.

MOSFET berada dalam keadaan "mati", berfungsi seperti suis terbuka.

3.2 Keadaan Hidup

Apabila voltan gerbang (VGS) melebihi voltan ambang (VGS > Vth):

Medan elektrik mencancang terbentuk di bawah lapisan pengisolator gerbang.

Medan ini menarik elektron dari substrat P-tipe ke permukaan semikonduktor dan memusnahkan kongruen, mencipta lapisan songsang N-tipe.

Saluran konduktif ini menghubungkan sumber dan penjinak, membenarkan arus mengalir dari penjinak ke sumber (mengikut arah arus tradisional).

ciri-ciri Utama

MOSFET mempunyai ciri-ciri elektrik berikut:

Peranti Dikawal Voltan: Arus dikawal oleh voltan get, dan disebabkan oleh oksida get yang mengilangkan, hampir tiada arus get mengalir, menyebabkan penggunaan kuasa statik ultra-rendah.

Kelajuan Tukar Cepat: Sesuai untuk litar frekuensi tinggi, termasuk RF dan tukar digital.

Pemendapan Kuasa Rendah: Kuasa hanya diperuntukkan semasa peralihan tukar, menjadikan MOSFET sesuai untuk sistem mudah alih dan berhemat tenaga.

5. Aplikasi

MOSFET biasanya digunakan dalam kawasan berikut:

Litar Digital: Berfungsi sebagai pemuta dalam gerbang logik, flip-flops, dan transistor dalam CPU.

Litar Analisis: Berfungsi sebagai penguat voltan, sumber pengikut, dan pengawal arus.

Pengurusan Kuasa: Digunakan dalam penkonverter DC-DC, pemuta kuasa, dan litar kawalan motor.

6. ringkasan

Fungsi utama MOSFET adalah untuk mengawal aliran kini menggunakan medan elektrik. Dengan menerapkan voltan kepada get, saluran konduktif sementara dinduksikan pada permukaan semikonduktor, dengan itu membolehkan atau melumpuhkan pengondusian kini. Mekanisme ini memberi MOSFET tanggapannya yang cemerlang, penggunaan kuasa rendah, dan keluasan aplikasi dalam peranti elektronik moden dan kuasa.