MOSFET canal N : circuit, fonctionnement, différences et applications

Le MOSFET est une sorte de transistor et il est également appelé IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) ou MIFET (Metal Insulator Field Effect Transistor). Dans un MOSFET , le canal et la grille sont séparés par une fine couche de SiO2 et forment une capacité qui change avec la tension de grille. Ainsi, le MOSFET fonctionne comme un condensateur MOS qui est contrôlé via la grille d'entrée pour générer la tension. Ainsi, le MOSFET peut également être utilisé comme condensateur commandé en tension. La structure du MOSFET est similaire à celle du condensateur MOS car la base en silicium de ce condensateur est de type p.

Ceux-ci sont classés en quatre types d'amélioration du canal p, d'amélioration du canal n, d'épuisement du canal p et d'épuisement du canal n. Cet article traite de l'un des types de MOSFET comme MOSFET canal N – travailler avec des applications.

Qu'est-ce qu'un MOSFET canal N ?

Un type de MOSFET dans lequel le canal MOSFET est composé d'une majorité de porteurs de charge en tant que porteurs de courant comme les électrons est appelé MOSFET à canal N. Une fois que ce MOSFET est activé, la majorité des porteurs de charge se déplaceront dans le canal. Ce MOSFET est un contraste avec le MOSFET à canal P.

Ce MOSFET comprend N- la région de canal située au milieu des bornes de source et de drain. Il s'agit d'un appareil à trois bornes où les bornes sont G (porte), D (drain) et S (source). Dans ce transistor, la source et le drain sont fortement dopés dans la région n + et le corps ou le substrat est de type P.

Travail

Ce MOSFET comprend une région de canal N située au milieu des bornes de source et de drain. Il s'agit d'un dispositif à trois bornes où les bornes sont G (porte), D (drain) et S (source). Dans ce FET, la source et le drain sont une région n+ fortement dopée et le corps ou le substrat est de type P.

Ici, le canal est créé à l'arrivée des électrons. La tension +ve attire également les électrons des régions de source et de drain n+ dans le canal. Une fois qu'une tension est appliquée entre le drain et les sources, le courant circule librement entre la source et le drain et la tension à la grille contrôle simplement les électrons porteurs de charge dans le canal. De même, si nous appliquons une tension -ve à la borne de grille, un canal de trou se forme sous la couche d'oxyde.

Symbole MOSFET canal N

Le symbole MOSFET canal N est illustré ci-dessous. Ce MOSFET comprend trois terminaux comme la source, le drain et la grille. Pour le mosfet à canal n, la direction du symbole de la flèche est vers l'intérieur. Ainsi, le symbole de flèche spécifie le type de canal comme le canal P ou le canal N.

Circuit MOSFET canal N

La schéma de circuit pour contrôler un ventilateur à courant continu sans balais à l'aide d'un mosfet à canal N et Arduino Uno rev3 est illustré ci-dessous. Ce circuit peut être construit avec une carte Arduino Uno rev3, un mosfet à canal n, un ventilateur CC sans balai et des fils de connexion.

Le MOSFET utilisé dans ce circuit est un MOSFET à canal N 2N7000 et il est de type amélioration. Nous devons donc régler la broche de sortie d'Arduino sur élevée pour alimenter le ventilateur.

Les connexions de ce circuit suivent comme;

• Connectez la broche source du MOSFET à GND
• La broche de grille du MOSFET est connectée à la broche 2 d'Arduino.
• La broche de drain du MOSFET au fil de couleur noire du ventilateur.
• Le fil de couleur rouge du ventilateur CC sans balai est connecté au rail positif de la planche à pain.
• Une connexion supplémentaire doit être établie entre la broche Arduino 5V et le rail positif de la planche à pain.

Généralement, un MOSFET est utilisé pour commuter et amplifier les signaux. Dans cet exemple, ce mosfet est utilisé comme un commutateur qui comprend trois bornes comme la porte, la source et le drain. Le MOSFET à canal n est un type de dispositif commandé en tension et ces MOSFET sont disponibles en deux types de mosfet d'amélioration et de mosfet d'appauvrissement.

Généralement, un MOSFET d'amélioration est désactivé une fois que la Vgs (tension grille-source) est de 0 V, donc une tension doit être fournie à la borne de grille afin que le courant circule dans le canal drain-source. Alors que le MOSFET à appauvrissement est généralement activé une fois que la Vgs (tension grille-source) est de 0 V, de sorte que le courant circule dans le drain vers le canal source jusqu'à ce qu'une tension + ve soit donnée à la borne de grille.

Code

void setup() {
// placez votre code d'installation ici, à exécuter une fois :
pinMode(2, SORTIE);

}

boucle vide() {
// placez votre code principal ici, pour qu'il s'exécute à plusieurs reprises :
digitalWrite(2, ÉLEVÉ);
retard (5000);
digitalWrite(2, BAS);
retard (5000);
}

Ainsi, lorsque l'alimentation 5v est donnée à la borne de grille du mosfet, le ventilateur cc sans balai sera allumé. De même, lorsque le 0v est donné à la borne de porte du mosfet, le ventilateur sera éteint.

Types de MOSFET canal N

Le MOSFET à canal N est un dispositif commandé en tension qui est classé en deux types, le type d'amélioration et le type d'appauvrissement.

MOSFET d'amélioration du canal N

Un MOSFET à canal N de type à amélioration est généralement désactivé une fois que la tension grille-source est de zéro volt, une tension doit donc être fournie à la borne de grille afin que le courant soit distribué dans tout le canal drain-source.

Le fonctionnement du MOSFET d'amélioration du canal n est le même que celui du MOSFET du canal p d'amélioration, à l'exception de la construction et du fonctionnement. Dans ce type de MOSFET, un substrat de type p légèrement dopé peut former le corps du dispositif. Les régions de source et de drain sont fortement dopées avec des impuretés de type n.

Ici, la source et le corps sont généralement connectés à la borne de terre. Une fois que nous appliquons une tension positive à la borne de grille, les porteurs de charge minoritaires du substrat de type p s'attireront vers la borne de grille en raison de la positivité de la grille et de l'effet capacitif équivalent.

Les porteurs de charge majoritaires comme les électrons et les porteurs de charge minoritaires du substrat de type p seront attirés vers la borne de grille de sorte qu'elle forme une couche d'ions négatifs non couverts sous la couche diélectrique en recombinant les électrons avec des trous.

Si nous augmentons continuellement la tension de grille positive, le processus de recombinaison sera saturé après le niveau de tension de seuil, puis les porteurs de charge comme les électrons commenceront à s'accumuler à l'endroit pour former un canal conducteur d'électrons libres. Ces électrons libres proviendront également de la source fortement dopée et draineront la région de type n.

Si nous appliquons une tension +ve à la borne de drain, le flux de courant sera présent dans tout le canal. Ainsi, la résistance du canal dépendra des porteurs de charge libres comme les électrons dans le canal et encore une fois, ces électrons dépendront du potentiel de grille de l'appareil dans le canal. Lorsque la concentration d'électrons libres forme le canal et le flux de courant dans tout le canal sera amélioré en raison de l'augmentation de la tension de grille.

MOSFET à appauvrissement du canal N

Généralement, ce MOSFET est activé chaque fois que la tension à la grille vers la source est de 0 V, donc le courant passe du drain au canal source jusqu'à ce qu'une tension positive soit appliquée à la borne de grille (G). Le fonctionnement du MOSFET à appauvrissement du canal N est différent de celui du MOSFET à amélioration du canal n. Dans ce MOSFET, le substrat utilisé est un semi-conducteur de type p.

Dans ce MOSFET, les régions de source et de drain sont des semi-conducteurs de type n fortement dopés. L'écart entre les régions de source et de drain est diffusé à travers des impuretés de type n.

Une fois que nous appliquons une différence de potentiel entre les bornes de source et de drain, le courant circule dans la région n du substrat. Lorsque nous appliquons une tension -ve à la borne de grille, les porteurs de charge comme les électrons seront abrogés et déplacés vers le bas dans la région n juste sous la couche diélectrique de dioxyde de silicium.

Par conséquent, il y aura des couches d'ions positifs découverts sous la couche diélectrique de SiO2. Ainsi, de cette manière, un épuisement des porteurs de charge se produira dans le canal. Ainsi, la conductivité globale du canal sera réduite.

Dans cette condition, lorsque la même tension est appliquée à la borne de drain, le courant au drain diminue. Ici, nous avons observé que le courant de drain peut être contrôlé en modifiant l'appauvrissement des porteurs de charge dans le canal, il est donc connu sous le nom de MOSFET à appauvrissement.

Ici, la grille est dans un potentiel -ve, le drain est dans un potentiel +ve et la source est au potentiel '0'. En conséquence, la différence de tension est plus entre le drain et la grille que la source et la grille, donc la largeur de la couche d'appauvrissement est plus vers le drain que vers la source.

Différence entre le MOSFET à canal N et le MOSFET à canal P

La différence entre le canal n et le canal p mosfet comprend les éléments suivants.

Comment tester un MOSFET canal N

Les étapes impliquées dans le test du MOSFET canal N sont décrites ci-dessous.

• Pour tester un MOSFET canal n, un multimètre analogique est utilisé. Pour cela, nous devons placer le bouton dans la gamme 10K.
• Pour tester ce MOSFET, placez d'abord la sonde noire sur la broche de drain du MOSFET et la sonde rouge sur la broche de grille pour décharger la capacité interne dans le MOSFET.
• Après cela, déplacez la sonde de couleur rouge sur la broche source pendant que la sonde noire est toujours sur la broche de drain
• Utilisez le doigt droit pour toucher à la fois les broches de grille et de drain afin que nous puissions observer que le pointeur du multimètre analogique se détournera vers la plage centrale de l'échelle du compteur.
• Retirez la sonde rouge du multimètre et également le doigt droit de la broche source du MOSFET, puis placez à nouveau le doigt sur la sonde rouge et la broche source, le pointeur restera toujours au centre de l'échelle du multimètre.
• Pour le décharger, nous devons retirer la sonde rouge et toucher une seule fois la broche de la porte. Enfin, cela déchargera à nouveau la capacité interne.
• Maintenant, une sonde rouge doit être utilisée à nouveau pour toucher la broche de la source, puis le pointeur du multimètre ne déviera pas du tout comme précédemment, vous l'avez déchargé en touchant simplement la broche de la porte.

Les caractéristiques

Le MOSFET canal N a deux caractéristiques comme les caractéristiques de drain et les caractéristiques de transfert.

Caractéristiques de vidange

Les caractéristiques de drain du mosfet à canal N comprennent les éléments suivants.

• Les caractéristiques de drain du mosfet à canal n sont tracées entre le courant de sortie et le VDS, connu sous le nom de tension de drain à source VDS.
• Comme nous pouvons le voir sur le diagramme, pour différentes valeurs Vgs, nous traçons les valeurs actuelles. Nous pouvons donc voir différentes parcelles de courant de drain dans le diagramme, comme la valeur Vgs la plus basse, les valeurs Vgs maximales, etc.
• Dans les caractéristiques ci-dessus, le courant restera constant après une certaine tension de drain. Par conséquent, une tension minimale pour le drain à la source est requise pour faire fonctionner le MOSFET.
• Ainsi, lorsque nous augmentons 'Vgs', la largeur du canal sera augmentée, ce qui se traduira par plus d'ID (courant de drain).

Caractéristiques de transfert

Les caractéristiques de transfert du mosfet à canal N comprennent les éléments suivants.

• Les caractéristiques de transfert sont également connues sous le nom de courbe de transconductance qui est tracée entre la tension d'entrée (Vgs) et le courant de sortie (ID).
• Au début, chaque fois qu'il n'y a pas de tension de porte à source (Vgs), alors très moins de courant circulera comme dans les micro ampères.
• Une fois que la tension grille-source est positive, le courant de drain augmente progressivement.
• Ensuite, il y a une augmentation rapide du courant de drain équivalente à l'augmentation de vgs.
• Le courant de drain peut être atteint par Id= K (Vgsq- Vtn)^2.

Applications

La applications de mosfe canal n t inclure les éléments suivants.

• Ces MOSFET sont fréquemment utilisés dans les applications d'appareils basse tension comme un pont complet et un montage en pont B6 utilisant le moteur et une source CC.
• Ces MOSFET sont utiles pour commuter l'alimentation négative du moteur dans le sens inverse.
• Un MOSFET à canal n fonctionne dans les régions de saturation et de coupure. il agit alors comme un circuit de commutation.
• Ces MOSFET sont utilisés pour allumer/éteindre la LAMPE ou la LED.
• Ceux-ci sont préférés dans les applications à courant élevé.

Il s'agit donc d'un aperçu du canal n mosfet - travail avec des candidatures. Voici une question pour vous, qu'est-ce que le mosfet canal p?