Un MOSFET (FET métal-oxyde-semi-conducteur) est un type de transistor à effet de champ avec une grille isolée qui est principalement utilisé pour amplifier ou commuter des signaux. Désormais, dans les circuits analogiques et numériques, les MOSFET sont utilisés plus fréquemment que les BJT . Les MOSFET sont principalement utilisés dans les amplificateurs en raison de leur impédance d'entrée infinie, ce qui permet à l'amplificateur de capturer presque tout le signal entrant. Le principal avantage de MOSFET par rapport au BJT, c'est qu'il ne nécessite pratiquement aucun courant d'entrée pour contrôler le courant de charge. Les MOSFET sont classés en deux types de MOSFET d'amélioration et de MOSFET d'appauvrissement. Cet article fournit donc de brèves informations sur la amélioration MOSFET – travailler avec des applications.
Qu'est-ce qu'un MOSFET de type amélioration ?
Le MOSFET qui fonctionne en mode d'amélioration est appelé E-MOSFET ou mosfet d'amélioration. Le mode d'amélioration signifie que chaque fois que la tension vers la borne de grille de ce MOSFET augmente, le flux de courant augmentera davantage du drain à la source jusqu'à ce qu'il atteigne le niveau le plus élevé. Ce MOSFET est un dispositif commandé en tension à trois bornes où les bornes sont une source, une grille et un drain.
Les caractéristiques de ces MOSFET sont une faible dissipation de puissance, une fabrication simple et une petite géométrie. Ces caractéristiques les rendront donc utilisables au sein des circuits intégrés. Il n'y a pas de chemin entre le drain (D) et la source (S) de ce MOSFET lorsqu'aucune tension n'est appliquée entre les bornes de grille et de source. Ainsi, l'application d'une tension grille-source améliorera le canal, le rendant capable de conduire le courant. Cette propriété est la principale raison d'appeler cet appareil un MOSFET en mode d'amélioration.
Symbole MOSFET d'amélioration
Les symboles MOSFET d'amélioration pour les canaux P et N sont indiqués ci-dessous. Dans les symboles ci-dessous, nous pouvons remarquer qu'une ligne brisée est simplement connectée de la source à la borne du substrat, ce qui signifie le type de mode d'amélioration.
La conductivité dans les EMOSFET s'améliore en augmentant la couche d'oxyde, ce qui ajoute les porteurs de charge vers le canal. Habituellement, cette couche est connue sous le nom de couche d'inversion.
Le canal de ce MOSFET est formé entre le D (drain) et le S (source). Dans le type à canal N, le substrat de type P est utilisé tandis que dans le type à canal P, le substrat de type N est utilisé. Ici, la conductivité du canal en raison des porteurs de charge dépend principalement des canaux de type P ou de type N en conséquence.
Principe de fonctionnement du Mosfet d'amélioration
Renforcement Les MOSFET de type sont normalement désactivés, ce qui signifie que lorsqu'un MOSFET de type amélioration est connecté, il n'y aura pas de flux de courant du drain de borne (D) vers la source (S) lorsqu'aucune tension n'est fournie à sa borne de grille. C'est la raison d'appeler ce transistor un appareil normalement éteint .
De même, si la tension est donnée à la borne de grille de ce MOSFET, alors le canal drain-source deviendra très moins résistif. Lorsque la tension de la grille à la borne de source augmente, le flux de courant du drain à la borne de source augmentera également jusqu'à ce que le courant le plus élevé soit fourni de la borne de drain à la source.
Construction
La construction de MOSFET d'amélioration est illustré ci-dessous. Ce MOSFET comprend trois couches de grille, de drain et de source. Le corps du MOSFET est connu comme un substrat qui est connecté en interne à la source. Dans le MOSFET, la borne de grille métallique de la couche semi-conductrice est isolée à travers une couche de dioxyde de silicium sinon une couche diélectrique.
Cet EMOSFET est construit avec deux matériaux comme les semi-conducteurs de type P et de type N. Un substrat donne un support physique au dispositif. Une fine couche de SiO et un isolant électrique exceptionnel recouvrent simplement la région située entre les bornes de source et de drain. Sur la couche d'oxyde, une couche métallique forme l'électrode de grille.
Dans cette construction, les deux régions N sont séparées par une distance de quelques micromètres sur un substrat de type p légèrement dopé. Ces deux régions N sont réalisées comme les bornes de source et de drain. En surface, une fine couche isolante est développée, connue sous le nom de dioxyde de silicium. Les porteurs de charge comme les trous réalisés sur cette couche établiront des contacts en aluminium pour les bornes de source et de drain.
Cette couche de conduction fonctionne comme la grille terminale qui est posée sur le SiO2 ainsi que sur toute la zone du canal. Cependant pour la conduction, il ne contient aucun canal physique. Dans ce type de MOSFET d'amélioration, le substrat de type p est étendu sur toute la couche de SiO2.
Travail
Le fonctionnement d'EMOSFET est lorsque VGS est 0V alors il n'y a pas de canal qui connectera la source et le drain. Le substrat de type p n'a qu'un petit nombre de porteurs de charge minoritaires produits thermiquement comme des électrons libres, donc le courant de drain est nul. Pour cette raison, ce MOSFET sera normalement désactivé.
Une fois que la grille (G) est positive (+ve), elle attire alors les porteurs de charge minoritaires comme les électrons du substrat p où ces porteurs de charge se combineront à travers les trous sous la couche de SiO2. Si le VGS est augmenté, les électrons auront suffisamment de potentiel pour surmonter la liaison et plus de porteurs de charge, c'est-à-dire que les électrons se déposent dans le canal.
Ici, le diélectrique est utilisé pour empêcher le mouvement de l'électron à travers la couche de dioxyde de silicium. Cette accumulation entraînera la formation de canaux n entre les terminaux Drain et Source. Cela peut donc conduire au flux de courant de drain généré dans tout le canal. Ce courant de drain est simplement proportionnel à la résistance du canal qui dépend en outre des porteurs de charge attirés par la borne +ve de la grille.
Types d'amélioration Type MOSFET
Ils sont disponibles en deux types MOSFET d'amélioration du canal N et MOSFET d'amélioration du canal P .
Dans le type d'amélioration du canal N, le substrat p légèrement dopé est utilisé et deux régions de type n fortement dopées constitueront les bornes de source et de drain. Dans ce type d'E-MOSFET, la majorité des porteurs de charge sont des électrons. Veuillez vous référer à ce lien pour en savoir plus sur - MOSFET canal N.
Dans le type de canal P, le substrat N légèrement dopé est utilisé et deux régions de type p fortement dopées constitueront les bornes de source et de drain. Dans ce type d'E-MOSFET, la majorité des porteurs de charge sont des trous. Veuillez vous référer à ce lien pour en savoir plus sur - MOSFET canal P .
Les caractéristiques
Les caractéristiques VI et de drain du MOSFET à amélioration du canal n et de l'amélioration du canal p sont décrites ci-dessous.
Caractéristiques de vidange
La Caractéristiques du drain du mosfet d'amélioration du canal N sont indiqués ci-dessous. Dans ces caractéristiques, nous pouvons observer les caractéristiques de drain tracées entre Id et Vds pour différentes valeurs Vgs, comme indiqué dans le diagramme. Comme vous pouvez le voir, lorsque la valeur Vgs augmente, le courant 'Id' augmente également.
La courbe parabolique sur les caractéristiques montrera le lieu de VDS où l'Id (courant de drain) sera saturé. Dans ce graphique, la région linéaire ou ohmique est représentée. Dans cette région, le MOSFET peut fonctionner comme une résistance commandée en tension. Ainsi, pour la valeur Vds fixe, une fois que nous avons modifié la valeur de tension Vgs, la largeur du canal sera modifiée ou nous pouvons dire que la résistance du canal changera.
La région ohmique est une région où le courant 'IDS' augmente avec une augmentation de la valeur VDS. Une fois que les MOSFET sont conçus pour fonctionner dans la région ohmique, ils peuvent être utilisés comme amplificateurs .
La tension de grille à laquelle le transistor s'allume et commence à faire circuler le courant dans tout le canal est appelée tension de seuil (VT ou VTH). Pour le canal N, cette valeur de tension de seuil est comprise entre 0,5 V et 0,7 V, tandis que pour les appareils à canal P, elle est comprise entre -0,5 V et -0,8 V.
Chaque fois que le Vds
Dans la région de coupure, lorsque la tension Vgs Chaque fois que le mosfet est utilisé sur le côté droit du lieu, nous pouvons dire qu'il est utilisé dans un région de saturation . Donc, mathématiquement, chaque fois que la tension Vgs est> ou = Vgs-Vt, elle fonctionne alors dans une région de saturation. Il s'agit donc des caractéristiques de drain dans différentes régions du mosfet d'amélioration. La caractéristiques de transfert du mosfet d'amélioration du canal N sont indiqués ci-dessous. Les caractéristiques de transfert montrent la relation entre la tension d'entrée 'Vgs' et le courant de drain de sortie 'Id'. Ces caractéristiques montrent essentiellement comment le 'Id' change lorsque les valeurs Vgs changent. Ainsi, à partir de ces caractéristiques, nous pouvons observer que le courant de drain 'Id' est nul jusqu'à la tension de seuil. Après cela, lorsque nous augmentons la valeur Vgs, le « Id » augmente. La relation entre le courant ‘Id’ et Vgs peut être donnée comme Id = k(Vgs-Vt)^2. Ici, le « K » est la constante de l'appareil qui dépend des paramètres physiques de l'appareil. Ainsi, en utilisant cette expression, nous pouvons trouver la valeur du courant de drain pour la valeur Vgs fixe. La Caractéristiques du drain du mosfet d'amélioration du canal P sont indiqués ci-dessous. Ici, les Vds et Vgs seront négatifs. Le courant de drain « Id » fournira de la source à la borne de drain. Comme nous pouvons le remarquer sur ce graphique, lorsque Vgs devient plus négatif, le courant de drain « Id » augmente également. Lorsque le Vgs> VT, alors ce MOSFET fonctionnera dans la région de coupure. De même, si vous observez les caractéristiques de transfert de ce MOSFET, ce sera une image miroir du canal N. Généralement, le MOSFET d'amélioration (E-MOSFET) est polarisé soit avec une polarisation de diviseur de tension, soit avec une polarisation de rétroaction de drain. Mais l'E-MOSFET ne peut pas être biaisé avec l'auto-biais et le biais zéro. La polarisation du diviseur de tension pour l'E-MOSFET à canal N est illustrée ci-dessous. La polarisation du diviseur de tension est similaire au circuit diviseur utilisant des BJT. En fait, le MOSFET d'amélioration du canal N a besoin d'une borne de grille supérieure à sa source, tout comme le NPN BJT a besoin d'une tension de base supérieure à celle de son émetteur. Dans ce circuit, les résistances telles que R1 et R2 sont utilisées pour créer le circuit diviseur permettant d'établir la tension de grille. Lorsque la source de l'E-MOSFET est directement connectée au GND, alors VGS = VG. Ainsi, le potentiel aux bornes de la résistance R2 doit être réglé au-dessus de VGS (th) pour un fonctionnement correct avec l'équation caractéristique E-MOSFET comme I ré = K (V GS -DANS GS (e))^2. En connaissant la valeur VG, l'équation caractéristique de l'E-MOSFET est utilisée pour établir le courant de drain. Mais la constante de l'appareil 'K' est le seul facteur manquant qui peut être calculé pour un appareil particulier en fonction de la paire de coordonnées VGS (on) et ID (on). La constante 'K' est dérivée de l'équation caractéristique de l'E-MOSFET comme K = I ré /(DANS GS -DANS GS (e))^2. K = je ré /(DANS GS -DANS GS (e))^2. Ainsi, cette valeur est utilisée pour d'autres points de polarisation. Cette polarisation utilise le point de fonctionnement 'on' sur la courbe caractéristique mentionnée ci-dessus. L'idée est de mettre en place un courant de drain grâce à une sélection appropriée de l'alimentation et de la résistance de drain. Le prototype du circuit de retour de drain est illustré ci-dessous. Il s'agit d'un circuit assez simple qui utilise quelques composants de base. Cette opération s'entend en appliquant KVL. DANS JJ =V DR +V GR +V GS DANS JJ = je ré R ré + je g R g +V GS Ici, le courant de porte est insignifiant, donc l'équation ci-dessus deviendra DANS JJ =je ré R ré +V GS et aussi V DS = DANS GS Ainsi, DANS GS = V DS =V JJ − je ré R ré Cette équation peut être utilisée comme base pour la conception du circuit de polarisation. La différence entre le mosfet d'amélioration et le mosfet d'appauvrissement comprend les éléments suivants. MOSFET d'amélioration MOSFET à appauvrissement Veuillez vous référer à ce lien pour en savoir plus sur - MOSFET en mode appauvrissement . La applications du MOSFET d'amélioration inclure les éléments suivants. Ainsi, il s'agit d'un aperçu d'une amélioration MOSFET - travail avec des candidatures. L'E-MOSFET est disponible dans les versions haute et basse puissance qui fonctionnent uniquement en mode d'amélioration. Voici une question pour vous, qu'est-ce que le MOSFET à appauvrissement? Caractéristiques de transfert
MOSFET d'amélioration du canal P
Applications
Polarisation du MOSFET d'amélioration
Biais du diviseur de tension
Biais de rétroaction de drain
MOSFET d'amélioration Vs MOSFET d'appauvrissement
Le MOSFET d'amélioration est également connu sous le nom d'E-MOSFET.
Le MOSFET à appauvrissement est également connu sous le nom de D-MOSFET.
En mode enrichissement, le canal n'existe initialement pas et est formé par la tension appliquée à la borne de grille.
En mode déplétion, le canal est définitivement fabriqué au moment de la construction du transistor.
Normalement, il s'agit d'un appareil éteint à une tension nulle entre la porte (G) et la source (S).
Il s'agit normalement d'un dispositif ON à une tension de Gate (G) à Source (S) nulle.
Ce MOSFET ne peut pas conduire le courant à l'état OFF.
Ce MOSFET peut conduire le courant à l'état OFF.
Pour activer ce MOSFET, il nécessite une tension de grille positive.
Pour activer ce MOSFET, il nécessite une tension de grille négative.
Ce MOSFET a un courant de diffusion et de fuite.
Ce MOSFET n'a pas de courant de diffusion et de fuite.
Il n'a pas de canal permanent.
Il a un canal permanent.
La tension à la borne de grille est directement proportionnelle au courant à la borne de drain.
La tension à la grille est inversement proportionnelle au courant à Drain.
