Qu'est-ce qu'un MOSFET en mode d'appauvrissement : fonctionnement et ses applications

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Le transistor à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur ou MOSFET est un dispositif commandé en tension qui est construit avec des bornes comme la source, le drain, la porte et le corps pour amplifier ou commuter les tensions dans les circuits et est également largement utilisé dans les circuits intégrés pour les applications numériques. Ceux-ci sont également utilisés dans les circuits analogiques comme les amplificateurs et les filtres. Les MOSFET sont principalement conçus pour surmonter les inconvénients de LES FAITS comme une résistance de drain élevée, une impédance d'entrée modérée et un fonctionnement lent. Les MOSFET sont de deux types, le mode d'amélioration et le mode d'épuisement. Cet article traite de l'un des types de MOSFET à savoir mode d'épuisement MOSFET – types, travailler avec des applications.


Qu'est-ce qu'un MOSFET en mode d'appauvrissement ?

Un MOSFET qui s'allume normalement sans appliquer de tension de grille lorsque vous vous connectez est appelé MOSFET en mode d'appauvrissement. Dans ce MOSFET, le flux de courant va de la borne de drain à la source. Ce type de MOSFET est également appelé normalement sur l'appareil.



Une fois qu'une tension est appliquée à la borne de grille du MOSFET, le drain vers le canal source deviendra plus résistif. Lorsque la tension grille-source augmente davantage, le flux de courant du drain vers la source diminue jusqu'à ce que le flux de courant du drain vers la source s'arrête.

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Symbole MOSFET en mode appauvrissement

Les symboles MOSFET en mode d'appauvrissement pour le canal p et le canal n sont indiqués ci-dessous. Dans ces MOSFET, les flèches représentent le type de MOSFET comme le type P ou le type N. Si le symbole de la flèche est à l'intérieur de la direction, il s'agit du canal n et si le symbole de la flèche est à l'extérieur, il s'agit du canal p.

  Symboles MOSFET d'appauvrissement
Symboles MOSFET d'appauvrissement

Comment fonctionne le MOSFET en mode d'épuisement ?

Le MOSFET à appauvrissement est activé par défaut. Ici, les bornes source et drain sont connectées physiquement. Pour comprendre le fonctionnement du MOSFET, comprenons les types de MOSFET à appauvrissement.

Types de MOSFET en mode d'appauvrissement

La Structure MOSFET en mode appauvrissement varie selon le type. Les MOSFET sont de deux types, le mode d'épuisement du canal p et le mode d'épuisement du canal n. Ainsi, chaque type de structure MOSFET en mode d'appauvrissement et son fonctionnement sont décrits ci-dessous.

MOSFET à appauvrissement du canal N

La structure du MOSFET à appauvrissement du canal N est illustrée ci-dessous. Dans ce type de MOSFET à appauvrissement, la source et le drain sont reliés par une petite bande de semi-conducteur de type N. Le substrat utilisé dans ce MOSFET est un semi-conducteur de type P et les électrons sont les porteurs de charge majoritaires dans ce type de MOSFET. Ici, la source et le drain sont fortement dopés.

La construction du MOSFET en mode d'appauvrissement à canal N est la même que celle du MOSFET à canal n en mode d'amélioration, sauf que son fonctionnement est différent. L'espace entre les bornes de source et de drain est composé d'impuretés de type n.

  MOSFET à appauvrissement du canal N
MOSFET à appauvrissement du canal N

Lorsque nous appliquons une différence de potentiel entre les deux bornes comme la source et le drain, le courant circule dans toute la région n du substrat. Lorsqu'une tension négative est appliquée à la borne de grille de ce MOSFET, les porteurs de charge comme les électrons seront repoussés et déplacés vers le bas dans la région n sous la couche diélectrique. Ainsi, l'épuisement des porteurs de charge se produira dans le canal.

Ainsi, la conductivité globale du canal est réduite. Dans cette condition, une fois que la même tension est appliquée à la borne GATE, le courant de drain sera diminué. Une fois que la tension négative est encore augmentée, elle atteint la mode pincement .

Ici le courant de drain est contrôlé en modifiant l'épuisement des porteurs de charge dans le canal, c'est ce qu'on appelle MOSFET à appauvrissement . Ici, la borne de drain est à un potentiel + ve, la borne de grille est à un potentiel -ve et la source est au potentiel '0'. Ainsi, la variation de tension entre le drain et la grille est élevée par rapport à la source à la grille, de sorte que la largeur de la couche d'appauvrissement est élevée au drain par rapport à la borne de source.

MOSFET à appauvrissement du canal P

Dans le MOSFET à appauvrissement du canal P, une petite bande de semi-conducteur de type P relie la source et le drain. La source et le drain sont en semi-conducteur de type P et le substrat est en semi-conducteur de type N. La majorité des porteurs de charge sont des trous.

La construction du MOSFET à appauvrissement du canal p est tout à fait opposée au MOSFET en mode d'appauvrissement du canal n. Ce MOSFET comprend un canal qui est fait entre le région source et drain qui est fortement dopé avec impuretés de type p. Ainsi, dans ce MOSFET, le substrat de type n est utilisé et le canal est de type p, comme indiqué sur le schéma.

  MOSFET à appauvrissement du canal P
MOSFET à appauvrissement du canal P

Une fois que nous appliquons une tension +ve à la borne de grille du MOSFET, les porteurs de charge minoritaires comme les électrons dans la région de type p seront attirés en raison de l'action électrostatique et formeront des ions d'impureté négatifs fixes. Ainsi, une région d'appauvrissement se formera dans le canal et, par conséquent, la conductivité du canal sera réduite. De cette manière, le courant de drain est contrôlé en appliquant une tension +ve à la borne de grille.

Une fois que nous appliquons une tension +ve à la borne de grille du MOSFET, les porteurs de charge minoritaires comme les électrons dans la région de type p seront attirés en raison de l'action électrostatique et formeront des ions d'impureté négatifs fixes. Ainsi, une région d'appauvrissement se formera dans le canal et, par conséquent, la conductivité du canal sera réduite. De cette manière, le courant de drain est contrôlé en appliquant une tension +ve à la borne de grille.

Pour activer ce type de MOSFET de type appauvrissement, la tension de grille doit être de 0 V et la valeur du courant de drain est grande pour que le transistor soit dans la région active. Donc, une fois de plus pour allumer ce MOSFET, une tension +ve est donnée à la borne source. Ainsi, avec une tension positive suffisante et aucune tension appliquée à la borne de base, ce MOSFET fonctionnera au maximum et aura un courant élevé.

Pour désactiver un MOSFET à appauvrissement à canal P, vous pouvez couper la tension positive de polarisation de deux manières, qui alimente le drain, sinon vous pouvez appliquer une tension -ve à la borne de grille. Une fois qu'une tension -ve est fournie à la borne de grille, le courant sera diminué. Au fur et à mesure que la tension de grille devient plus négative, le courant diminue jusqu'à la coupure, puis le MOSFET sera dans l'état 'OFF'. Donc, cela arrête une grande source pour drainer le courant.

Ainsi, une fois de plus, une tension -ve est fournie à la borne de grille de ce MOSFET, alors ce MOSFET conduira moins et moins de courant sera là à travers la borne source-drain. Une fois que la tension de grille atteint un certain seuil de tension -ve, elle éteint le transistor. Ainsi, la tension -ve désactive le transistor.

Les caractéristiques

La drainer les caractéristiques du MOSFET sont discutés ci-dessous.

Caractéristiques de drain du MOSFET à appauvrissement du canal N

Les caractéristiques de drain du MOSFET à appauvrissement du canal n sont présentées ci-dessous. Ces caractéristiques sont tracées entre le VDS et l'IDSS. Lorsque nous continuons à augmenter la valeur VDS, l'ID augmente. Après une certaine tension, le courant de drain ID deviendra constant. La valeur du courant de saturation pour Vgs = 0 est appelée IDSS.

Chaque fois que la tension appliquée est négative, cette tension à la borne de grille poussera les porteurs de charge comme des électrons vers le substrat. Et aussi des trous dans ce substrat de type p seront attirés par ces électrons. Ainsi, en raison de cette tension, les électrons dans le canal seront recombinés avec des trous. Le taux de recombinaison dépendra de la tension négative appliquée.

  Caractéristiques de drain du MOSFET à canal N
Caractéristiques de drain du MOSFET à canal N

Une fois que nous aurons augmenté cette tension négative, le taux de recombinaison augmentera également, ce qui diminuera le non. d'électrons disponibles dans ce canal et réduira efficacement le flux de courant.

lorsque nous observons les caractéristiques ci-dessus, on voit que lorsque la valeur VGS devient plus négative, le courant de drain diminue. A une certaine tension, cette tension négative deviendra nulle. Cette tension est appelée tension de pincement.

Ce MOSFET fonctionne également pour la tension positive, donc lorsque nous appliquons la tension positive à la borne de grille, les électrons seront attirés par le canal N. Alors le non. d'électrons dans ce canal augmentera. Ainsi, le flux de courant dans ce canal augmentera. Ainsi, pour la valeur Vgs positive, l'ID sera encore plus que l'IDSS.

Caractéristiques de transfert du MOSFET à appauvrissement du canal N

Les caractéristiques de transfert du MOSFET à appauvrissement du canal N sont présentées ci-dessous, ce qui est similaire à JFET. Ces caractéristiques définissent la relation principale entre l'ID et le VGS pour la valeur VDS fixe. Pour les valeurs VGS positives, nous pouvons également obtenir la valeur ID.

Ainsi, à cause de cela, la courbe des caractéristiques s'étendra vers la droite. Chaque fois que la valeur VGS est positive, le no. d'électrons dans le canal augmentera. Lorsque le VGS est positif, cette région est la région d'amélioration. De même, lorsque le VGS est négatif, cette région est connue sous le nom de région d'appauvrissement.

  Caractéristiques de transfert du canal MOSFET N à appauvrissement
Caractéristiques de transfert du MOSFET à appauvrissement du canal N

La relation principale entre l'ID et Vgs peut être exprimée par ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. En utilisant cette expression, nous pouvons trouver la valeur d'identification pour le Vgs.

Caractéristiques de drain du MOSFET à appauvrissement du canal P

Les caractéristiques de drain du MOSFET à appauvrissement du canal P sont indiquées ci-dessous. Ici, la tension VDS est négative et la tension Vgs est positive. Une fois que nous continuons à augmenter le Vgs, Id (courant de drain) diminuera. À la tension de pincement, cet Id (courant de drain) deviendra nul. Une fois que le VGS est négatif, la valeur ID sera encore plus élevée que IDSS.

Caractéristiques de transfert du MOSFET à appauvrissement du canal P

Les caractéristiques de transfert du MOSFET à appauvrissement du canal P sont illustrées ci-dessous, qui est une image miroir des caractéristiques de transfert du MOSFET à appauvrissement du canal n. Ici, nous pouvons observer que le courant de drain augmente dans la région VGS positive à partir du point de coupure jusqu'à IDSS, puis il continue d'augmenter lorsque la valeur VGS négative augmente.

  Caractéristiques de drainage et de transfert du MOSFET à appauvrissement du canal P
Caractéristiques de drainage et de transfert du MOSFET à appauvrissement du canal P

Applications

Les applications MOSFET à appauvrissement comprennent les éléments suivants.

  • Ce MOSFET à appauvrissement peut être utilisé dans les circuits de source de courant constant et de régulateur linéaire en tant que passer le transistor .
  • Ceux-ci sont largement utilisés dans un circuit d'alimentation auxiliaire de démarrage.
  • Normalement, ces MOSFET sont activés lorsqu'aucune tension n'est appliquée, ce qui signifie qu'ils peuvent conduire le courant dans des conditions normales. Ainsi, il est utilisé dans les circuits logiques numériques comme résistance de charge.
  • Ceux-ci sont utilisés pour les circuits de retour dans les circuits intégrés PWM.
  • Ceux-ci sont utilisés dans les commutateurs de télécommunications, les relais à semi-conducteurs et bien d'autres.
  • Ce MOSFET est utilisé dans les circuits de balayage de tension, les circuits de surveillance de courant, les circuits de commande de réseau de leds, etc.

Ainsi, ceci est un aperçu d'un mode d'épuisement MOSFET - travail avec des candidatures. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un MOSFET en mode d'amélioration ?