Način rada MOSFET-a

1. Uvod

MOSFET (Metal-Oxid-Semištransistor s poljem efekta) je tranzistor sa poljem efekta koji se široko koristi u savremenim elektronskim šemama. Kontrolira prelaz struje formiranjem ili blokiranjem provodnog kanala primenom električnog polja. MOSFETi poseduju visoku kontrolnu efikasnost, nisku potrošnju snage i brzu brzinu prebacivanja, što ih čini neophodnim u oba digitalna i analognih sistemima.

2. Struktura

MOSFET tipično se sastoji od sledećih delova:

Vrata: Metalna ili polisilikonska elektroda izolovana od semištruktora dielektričkom slojem (obično oksid silicijuma, SiO₂).

Izvor i Senk: Dve teško dopirane N-tipa oblasti ugrađene unutar P-tipa semištrukog podložnika.

Тело (субстрат): обично полупроводник типа П. У већини конструкција кола, тело је краткоредно до извора како би се одржао фиксирани потенцијал и смањило интерференције тела.

3. Уколико је потребно. Принцип рада

МОСФЕТ ради контролишући да ли се проводљив канал формира између извора и одвода, у зависности од напона капије.

3.1 Извън државе

Када је напон капије 0 V или нижи од пражног напона (Vth):

Na površini P-tipnog substrata se ne formira provodni kanal.

Između izvora i drena postoji visoka impendansa, što rezultira skoro nultim tokom.

MOSFET je u 'isključenom' stanju, funkcionišeći kao otvorena prekidačka.

3.2 Uključeno stanje

Kada se napon na vratu (VGS) poveća iznad praga napona (VGS > Vth):

Вертикално електрично поље се формира испод диелектричног слоја капије.

Ово поље привлачи електроне из П-типа супстрата на површину полупроводника и одбија рупе, стварајући инверзијски слој Н-типа.

Овај проводни канал повезује извор и одвод, омогућавајући струју да тече из одвода до извора (по конвенционалном правцу струје).

4. Уколико је потребно. Кључне карактеристике

МОСФЕТ-ови имају следеће електричне карактеристике:

Uređaj sa upravljanjem naponom: Struja je regulisana naponom na vrati, a zbog izolacione gate okside, skoro nema protoka vrata, što rezultira u izuzetno niskom potrošnji snage u mirovanju.

Brza brzina prebacivanja: Idealna za visokofrekvencijske šemove, uključujući RF i digitalno prebacivanje.

Niska potrošnja snage: Snaga se troši samo tijekom prelaza prijelaza, što čini MOSFET-e odgovarajućim za prenosne i energije efikasne sisteme.

5. Primene

MOSFET-i se često koriste u sledećim oblastima:

Digitalne šeme: Služe kao prekidači u logičkim vraticama, flip-flopovima i tranzistorima u CPU-ovima.

Analogni krugovi: Funkcionišu kao pojačivači napona, izvori praćenja i regulatori struje.

Upravljanje snagom: Koriste se u DC-DC pretvaračima, snage prekidačima i krugovima za upravljanje motorima.

6. Сажетак

Glavna funkcija MOSFET-a je da upravlja protokom struje koristeći električno polje. Primjenom napon na vrata, privremeno se na površini poluprovodnika indukuje provodni kanal, čime se omogućuje ili onemogućava proterivanje struja. Ovaj mehanizam daje MOSFET-u odličnu odzivljivost, nisku potrošnju snage i široku primenu u savremenim elektronskim i snage uređajima.