ការពន្យល់លម្អិតនៃដ្យាក្រាមគោលការណ៍ការងាររបស់ MOSFET | ការវិភាគរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃក្នុងរបស់ FET

MOSFET គឺជាសមាសធាតុមូលដ្ឋានបំផុតមួយនៅក្នុងឧស្សាហកម្ម semiconductor ។ នៅក្នុងសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិច MOSFET ជាទូទៅត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងសៀគ្វី power amplifier ឬ switching power circuits ហើយត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយ។ ខាងក្រោមអូលូគីនឹងផ្តល់ឱ្យអ្នកនូវការពន្យល់លម្អិតអំពីគោលការណ៍ការងាររបស់ MOSFET និងវិភាគរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃក្នុងរបស់ MOSFET ។

តើអ្វីជាMOSFET

MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor (MOSFET) ។ វាគឺជាត្រង់ស៊ីស្ទ័របែបផែនវាលដែលអាចប្រើបានយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងសៀគ្វីអាណាឡូក និងសៀគ្វីឌីជីថល។ យោងតាមភាពខុសគ្នានៃបន្ទាត់រាងប៉ូលនៃ "ឆានែល" របស់វា (ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន) វាអាចបែងចែកជាពីរប្រភេទគឺ "N-type" និង "P-type" ដែលជារឿយៗត្រូវបានគេហៅថា NMOS និង PMOS ។

គោលការណ៍ការងាររបស់ MOSFET

MOSFET អាចត្រូវបានបែងចែកទៅជាប្រភេទការពង្រឹងនិងប្រភេទ depletion ដោយយោងតាមរបៀបធ្វើការ។ ប្រភេទនៃការពង្រឹងសំដៅទៅលើ MOSFET នៅពេលដែលគ្មានវ៉ុលលំអៀងត្រូវបានអនុវត្ត ហើយមិនមាន conឆានែល ductive ។ ប្រភេទ depletion សំដៅលើ MOSFET នៅពេលដែលគ្មានវ៉ុលលំអៀងត្រូវបានអនុវត្ត។ ឆានែលចរន្តនឹងលេចឡើង។

នៅក្នុងកម្មវិធីជាក់ស្តែង មានតែប្រភេទការកែលម្អ N-channel និងប្រភេទការកែលម្អ P-channel MOSFETs ប៉ុណ្ណោះ។ ដោយសារ NMOSFETs មានភាពធន់នឹងរដ្ឋតូច និងងាយស្រួលក្នុងការផលិត NMOS គឺជារឿងធម្មតាជាង PMOS នៅក្នុងកម្មវិធីជាក់ស្តែង។

របៀបកែលម្អ MOSFET

មានប្រសព្វ PN ពីរទៅខាងក្រោយរវាងបង្ហូរ D និងប្រភព S នៃ MOSFET របៀបកែលម្អ។ នៅពេលដែលវ៉ុលប្រភពច្រកទ្វារ VGS=0 ទោះបីជាវ៉ុលប្រភពបង្ហូរ VDS ត្រូវបានបន្ថែមក៏ដោយ វាតែងតែមានប្រសព្វ PN នៅក្នុងស្ថានភាពលំអៀងបញ្ច្រាស ហើយមិនមានបណ្តាញចរន្តរវាងបង្ហូរ និងប្រភព (មិនមានចរន្តចរន្ត ) ដូច្នេះ លេខសម្គាល់បច្ចុប្បន្នបង្ហូរ = 0 នៅពេលនេះ។

នៅពេលនេះប្រសិនបើវ៉ុលទៅមុខត្រូវបានបន្ថែមរវាងច្រកទ្វារនិងប្រភព។ នោះគឺជា VGS>0 បន្ទាប់មកវាលអគ្គីសនីដែលមានច្រកទ្វារដែលតម្រឹមជាមួយស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនប្រភេទ P នឹងត្រូវបានបង្កើតនៅក្នុងស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ SiO2 រវាងអេឡិចត្រូតច្រកទ្វារ និងស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុន។ ដោយសារតែស្រទាប់អុកស៊ីដត្រូវបានអ៊ីសូឡង់ វ៉ុល VGS ដែលត្រូវបានអនុវត្តទៅច្រកទ្វារមិនអាចបង្កើតចរន្តបានទេ។ capacitor ត្រូវបានបង្កើតនៅលើផ្នែកទាំងពីរនៃស្រទាប់អុកស៊ីដ ហើយសៀគ្វីសមមូល VGS គិតថ្លៃ capacitor (capacitor) នេះ។ និងបង្កើតវាលអគ្គីសនីមួយនៅពេលដែល VGS កើនឡើងយឺត ៗ ដែលទាក់ទាញដោយវ៉ុលវិជ្ជមាននៃច្រកទ្វារ។ មួយចំនួនធំនៃអេឡិចត្រុងកកកុញនៅផ្នែកម្ខាងទៀតនៃ capacitor នេះ (capacitor) និងបង្កើតបណ្តាញ conductive ប្រភេទ N ពីបង្ហូរទៅប្រភព។ នៅពេលដែល VGS លើសពីវ៉ុលបើក VT នៃបំពង់ (ជាទូទៅប្រហែល 2V) បំពង់ N-channel ទើបតែចាប់ផ្តើមដំណើរការ ដោយបង្កើតលេខសម្គាល់ចរន្តបង្ហូរ។ យើងហៅវ៉ុលប្រភពច្រកទ្វារនៅពេលដែលឆានែលដំបូងចាប់ផ្តើមបង្កើតវ៉ុលបើក។ ជាទូទៅត្រូវបានបង្ហាញជា VT ។

ការត្រួតពិនិត្យទំហំនៃវ៉ុលច្រកទ្វារ VGS ផ្លាស់ប្តូរកម្លាំងឬខ្សោយនៃវាលអគ្គីសនីហើយឥទ្ធិពលនៃការគ្រប់គ្រងទំហំនៃលេខសម្គាល់ចរន្តបង្ហូរអាចត្រូវបានសម្រេច។ នេះក៏ជាលក្ខណៈសំខាន់របស់ MOSFETs ដែលប្រើវាលអគ្គីសនីដើម្បីគ្រប់គ្រងចរន្ត ដូច្នេះពួកវាក៏ត្រូវបានគេហៅថាត្រង់ស៊ីស្ទ័របែបផែនវាលផងដែរ។

រចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុង MOSFET

នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនប្រភេទ P ដែលមានកំហាប់មិនបរិសុទ្ធទាប តំបន់ N + ពីរដែលមានកំហាប់មិនបរិសុទ្ធខ្ពស់ត្រូវបានបង្កើតឡើង ហើយអេឡិចត្រូតពីរត្រូវបានដកចេញពីអាលុយមីញ៉ូមដែក ដើម្បីបម្រើជាការបង្ហូរ d និងប្រភព s រៀងគ្នា។ បន្ទាប់មកផ្ទៃ semiconductor ត្រូវបានគ្របដណ្ដប់ដោយស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត (SiO2) ស្តើងខ្លាំង ហើយអេឡិចត្រូតអាលុយមីញ៉ូមត្រូវបានតំឡើងនៅលើស្រទាប់អ៊ីសូឡង់រវាងបង្ហូរ និងប្រភព ដើម្បីបម្រើជាច្រកទ្វារ g ។ អេឡិចត្រូត B ក៏ត្រូវបានដកចេញនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម បង្កើតជា N-channel enhancement-mode MOSFET។ ដូចគ្នានេះដែរគឺជាការពិតសម្រាប់ការបង្កើតផ្ទៃក្នុងនៃ MOSFETs ប្រភេទពង្រឹងឆានែល P ។

និមិត្តសញ្ញាសៀគ្វី N-channel MOSFET និង P-channel MOSFET

រូបភាពខាងលើបង្ហាញពីនិមិត្តសញ្ញាសៀគ្វីរបស់ MOSFET ។ នៅក្នុងរូបភាព D គឺជារន្ធបង្ហូរ S ជាប្រភព G គឺជាច្រកទ្វារ ហើយព្រួញនៅកណ្តាលតំណាងឱ្យស្រទាប់ខាងក្រោម។ ប្រសិនបើព្រួញចង្អុលទៅខាងក្នុង វាបង្ហាញពី N-channel MOSFET ហើយប្រសិនបើព្រួញចង្អុលទៅខាងក្រៅ វាបង្ហាញពី P-channel MOSFET ។

សញ្ញាសៀគ្វី MOSFET N-channel ពីរ, សញ្ញាសៀគ្វី P-channel MOSFET និង N+P-channel MOSFET

ជាការពិតក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការផលិត MOSFET ស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងប្រភពមុនពេលចាកចេញពីរោងចក្រ។ ដូច្នេះនៅក្នុងក្បួននិមិត្តសញ្ញាសញ្ញាព្រួញដែលតំណាងឱ្យស្រទាប់ខាងក្រោមក៏ត្រូវភ្ជាប់ជាមួយប្រភពផងដែរដើម្បីសម្គាល់ការបង្ហូរនិងប្រភព។ បន្ទាត់រាងប៉ូលនៃវ៉ុលដែលប្រើដោយ MOSFET គឺស្រដៀងទៅនឹងត្រង់ស៊ីស្ទ័រប្រពៃណីរបស់យើង។ ឆានែល N ស្រដៀងទៅនឹងត្រង់ស៊ីស្ទ័រ NPN ។ បង្ហូរ D ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន ហើយប្រភព S ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន។ នៅពេលដែលច្រកទ្វារ G មានវ៉ុលវិជ្ជមាន ឆានែលចរន្តត្រូវបានបង្កើតឡើង ហើយ N-channel MOSFET ចាប់ផ្តើមដំណើរការ។ ដូចគ្នានេះដែរ P-channel គឺស្រដៀងទៅនឹងត្រង់ស៊ីស្ទ័រ PNP ។ បង្ហូរ D ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានប្រភព S ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានហើយនៅពេលដែលច្រកទ្វារ G មានវ៉ុលអវិជ្ជមានឆានែលចរន្តត្រូវបានបង្កើតឡើងហើយ P-channel MOSFET ចាប់ផ្តើមដំណើរការ។

គោលការណ៍នៃការបាត់បង់ការផ្លាស់ប្តូរ MOSFET

មិនថាវាជា NMOS ឬ PMOS ទេ វាមានភាពធន់ទ្រាំខាងក្នុងនៃ conduction ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងបន្ទាប់ពីវាត្រូវបានបើក ដូច្នេះចរន្តនឹងប្រើប្រាស់ថាមពលលើភាពធន់ខាងក្នុងនេះ។ ផ្នែកនៃថាមពលដែលប្រើប្រាស់នេះត្រូវបានគេហៅថា ការប្រើប្រាស់ចរន្ត។ ការជ្រើសរើស MOSFET ដែលមានភាពធន់ទ្រាំខាងក្នុងនៃចរន្តតូចនឹងកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ចរន្តប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ ភាពធន់ខាងក្នុងបច្ចុប្បន្ននៃ MOSFETs ថាមពលទាប ជាទូទៅមានប្រហែលរាប់សិបមីលីអូម ហើយមានមីលីអូមជាច្រើនផងដែរ។

នៅពេលដែល MOS ត្រូវបានបើក និងបិទ វាមិនត្រូវដឹងភ្លាមៗនោះទេ។ វ៉ុលនៅសងខាងនៃ MOS នឹងមានការថយចុះយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពហើយចរន្តដែលហូរកាត់វានឹងមានការកើនឡើង។ ក្នុងអំឡុងពេលនេះការបាត់បង់ MOSFET គឺជាផលិតផលនៃវ៉ុលនិងចរន្តដែលជាការបាត់បង់ប្តូរ។ និយាយជាទូទៅ ការបាត់បង់ការប្តូរគឺធំជាងការបាត់បង់ចរន្ត ហើយប្រេកង់ប្តូរលឿនជាងមុន ការខាតបង់កាន់តែច្រើន។

ផលិតផលនៃវ៉ុលនិងចរន្តនៅពេលដំណើរការគឺមានទំហំធំណាស់ដែលបណ្តាលឱ្យមានការខាតបង់យ៉ាងច្រើន។ ការផ្លាស់ប្តូរការខាតបង់អាចត្រូវបានកាត់បន្ថយតាមពីរវិធី។ មួយគឺកាត់បន្ថយពេលវេលាប្តូរ ដែលអាចកាត់បន្ថយការបាត់បង់បានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពក្នុងអំឡុងពេលបើកនីមួយៗ។ មួយទៀតគឺកាត់បន្ថយប្រេកង់ប្តូរ ដែលអាចកាត់បន្ថយចំនួនកុងតាក់ក្នុងមួយឯកតាពេលវេលា។

ខាងលើគឺជាការពន្យល់លម្អិតនៃដ្យាក្រាមគោលការណ៍ការងាររបស់ MOSFET និងការវិភាគរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃក្នុងរបស់ MOSFET ។ ដើម្បីស្វែងយល់បន្ថែមអំពី MOSFET សូមស្វាគមន៍ក្នុងការពិគ្រោះយោបល់ OLUKEY ដើម្បីផ្តល់ឱ្យអ្នកនូវជំនួយបច្ចេកទេស MOSFET!