آشنایی اولیه با ماسفت

ماسفت که مخفف عبارت Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor است، یک دستگاه نیمه هادی سه ترمینالی است که از اثر میدان الکتریکی برای کنترل جریان جریان استفاده می کند. در زیر یک نمای کلی از MOSFET آورده شده است:

 

1. تعریف و طبقه بندی

 

- تعریف: ماسفت وسیله ای نیمه هادی است که با تغییر ولتاژ گیت، کانال رسانا بین درین و منبع را کنترل می کند. گیت از منبع و تخلیه توسط لایه ای از مواد عایق (معمولا دی اکسید سیلیکون) عایق بندی می شود، به همین دلیل است که به عنوان ترانزیستور اثر میدان گیت عایق نیز شناخته می شود.

- طبقه بندی: ماسفت ها بر اساس نوع کانال رسانا و تاثیر ولتاژ گیت طبقه بندی می شوند:

- ماسفت های N-channel و P-channel: بسته به نوع کانال رسانا.

- ماسفت های حالت افزایشی و حالت تخلیه: بر اساس تأثیر ولتاژ گیت بر کانال رسانا. بنابراین، ماسفت ها به چهار نوع دسته بندی می شوند: حالت افزایش کانال N، حالت تخلیه کانال N، حالت افزایش کانال P و حالت تخلیه کانال P.

 

2. ساختار و اصل کار

 

- ساختار: یک ماسفت از سه جزء اصلی تشکیل شده است: دروازه (G)، تخلیه (D) و منبع (S). روی یک زیرلایه نیمه هادی با دوپ کم، مناطق منبع و زهکشی بسیار دوپ شده از طریق تکنیک های پردازش نیمه هادی ایجاد می شوند. این نواحی توسط یک لایه عایق جدا می شوند که توسط الکترود دروازه در بالای آن قرار می گیرد.

 

- اصل کار: با در نظر گرفتن ماسفت با حالت بهبود کانال N به عنوان مثال، زمانی که ولتاژ دروازه صفر است، هیچ کانال رسانایی بین تخلیه و منبع وجود ندارد، بنابراین هیچ جریانی نمی تواند جریان یابد. هنگامی که ولتاژ گیت تا آستانه خاصی افزایش می یابد (که به آن "ولتاژ روشن" یا "ولتاژ آستانه" گفته می شود)، لایه عایق زیر دروازه الکترون ها را از بستر جذب می کند تا یک لایه وارونگی (لایه نازک نوع N) ایجاد کند. ، ایجاد یک کانال رسانا. این اجازه می دهد تا جریان بین تخلیه و منبع جریان یابد. عرض این کانال رسانا، و در نتیجه جریان تخلیه، با بزرگی ولتاژ گیت تعیین می شود.

 

3. ویژگی های کلیدی

 

- امپدانس ورودی بالا: از آنجایی که گیت از منبع و تخلیه توسط لایه عایق عایق می شود، امپدانس ورودی یک ماسفت بسیار بالا است و آن را برای مدارهای با امپدانس بالا مناسب می کند.

- نویز کم: ماسفت ها در حین کار نویز نسبتاً کمی تولید می کنند که آنها را برای مدارهایی با نیازهای شدید نویز ایده آل می کند.

- پایداری حرارتی خوب: ماسفت ها پایداری حرارتی عالی دارند و می توانند به طور موثر در طیف وسیعی از دماها عمل کنند.

- مصرف برق کم: ماسفت ها در هر دو حالت روشن و خاموش، برق بسیار کمی مصرف می کنند که آنها را برای مدارهای کم مصرف مناسب می کند.

- سرعت سوئیچینگ بالا: ماسفت ها از آنجایی که دستگاه هایی با ولتاژ کنترل می شوند، سرعت سوئیچینگ بالایی را ارائه می دهند که آنها را برای مدارهای فرکانس بالا ایده آل می کند.

 

4. حوزه های کاربردی

 

ماسفت ها به طور گسترده در مدارهای الکترونیکی مختلف، به ویژه در مدارهای مجتمع، الکترونیک قدرت، دستگاه های ارتباطی و کامپیوترها استفاده می شوند. آنها به عنوان اجزای اصلی در مدارهای تقویت، مدارهای سوئیچینگ، مدارهای تنظیم ولتاژ و موارد دیگر عمل می کنند و عملکردهایی مانند تقویت سیگنال، کنترل سوئیچینگ و تثبیت ولتاژ را ممکن می سازند.

 

به طور خلاصه، ماسفت یک دستگاه نیمه هادی ضروری با ساختار منحصر به فرد و ویژگی های عملکرد عالی است. نقش مهمی در مدارهای الکترونیکی در بسیاری از زمینه ها ایفا می کند.