كمورد MOS ، غالبًا ما سئل عن مبدأ تشغيل MOSFET. إن فهم هذا أمر بالغ الأهمية لأي شخص يشارك في الإلكترونيات ، سواء كنت مهندسًا أو هواة أو شخص مهتم بالتكنولوجيا وراء الأجهزة الحديثة. في منشور المدونة هذا ، سوف أتعمق في تفاصيل كيفية عمل MOSFET وهيكله وتطبيقاتها.
هيكل mosfet
يعد MOSFET ، أو ترانزستور تأثير الميدان المعدني للأكسيد ، وهو نوع من الترانزستور الذي يستخدم مجالًا كهربائيًا للتحكم في تدفق التيار. وهو يتألف من ثلاث أطراف رئيسية: المصدر (المصدر) ، واستنزاف (د) ، والبوابة (ز). هناك أيضًا ركيزة ، والتي عادة ما تكون مادة أشباه الموصلات مثل السيليكون.
يمكن تقسيم الهيكل الأساسي لـ MOSFET إلى نوعين: قناة N وقناة P. في MOSFET N-channel ، يتم تصنيع المصدر والتصريف من مادة أشباه الموصلات من النوع N ، في حين أن الركيزة هي نوع P. على العكس من ذلك ، في MOSFET قناة P ، يكون المصدر والهجرة من النوع P ، والركيزة هي من النوع N.
يتم فصل البوابة عن الركيزة بطبقة عزل رقيقة من الأكسيد ، وعادة ما تكون ثاني أكسيد السيليكون. هذه الطبقة العازلة هي ما يعطي MOSFET مقاومة المدخلات العالية ، مما يعني أنها ترسم القليل جدًا من إشارة الدخل.
أوضاع التشغيل
يمكن أن يعمل MOSFET في وضعين رئيسيين: وضع التحسين ووضع الاستنزاف.
وضع التحسين
في وضع التحسين ، يتم إيقاف تشغيل MOSFET ، مما يعني أنه لا يوجد تيار يتدفق بين المصدر والهجرة عندما لا يكون هناك جهد يطبق على البوابة. عندما يتم تطبيق الجهد الإيجابي (ل MOSFET N-channel) أو الجهد السلبي (من أجل MOSFET قناة P) على البوابة ، يتم إنشاء مجال كهربائي عبر الطبقة العازلة.
يجذب هذا المجال الكهربائي شركات الشحن (الإلكترونات في قناة N MOSFET والثقوب في قناة P MOSFET) إلى المنطقة الموجودة أسفل البوابة ، وتشكل قناة موصلة بين المصدر والاستنزاف. مع زيادة جهد البوابة ، يزداد عدد حاملات الشحن في القناة ، ويزداد توصيل القناة أيضًا ، مما يسمح بمزيد من التدفق الحالي بين المصدر والتصريف.
وضع الاستنزاف
في وضع الاستنزاف ، يتم تشغيل MOSFET عادةً ، مما يعني أن هناك تيارًا يتدفق بين المصدر والصرف حتى عندما لا يكون هناك جهد يطبق على البوابة. عندما يتم تطبيق جهد من القطبية المعاكسة على البوابة ، يقوم الحقل الكهربائي الذي تم إنشاؤه بواسطة جهد البوابة بصد ناقلات الشحن من القناة ، مما يقلل من توصيل القناة وتقليل التدفق الحالي بين المصدر والهجرة.
عملية التبديل
أحد التطبيقات الأكثر شيوعًا لـ MOSFET هو مفتاح. في دائرة التبديل ، يتم استخدام MOSFET لتشغيل الحمل (مثل المصباح الكهربائي أو المحرك) وإيقاف تشغيله.
عند استخدام MOSFET كمفتاح ، فإنه يعمل في منطقة القطع أو منطقة التشبع. في منطقة القطع ، يكون جهد البوابة أقل من جهد العتبة ، ويتم إيقاف تشغيل MOSFET ، مما يعني أنه لا يوجد تيار يتدفق بين المصدر والصرف. في منطقة التشبع ، يكون جهد البوابة أعلى من جهد العتبة ، ويتم تشغيل MOSFET ، مما يعني وجود مسار مقاومة منخفض بين المصدر والهجرة ، مما يسمح للتيار بالتدفق عبر الحمل.
تتمثل ميزة استخدام MOSFET كمفتاح في سرعة التبديل العالية واستهلاك الطاقة المنخفضة. يمكن لـ MOSFETs تشغيل وإيقاف تشغيلها بسرعة كبيرة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية التردد. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لمقاومة المدخلات العالية ، فإنها ترسم القليل جدًا من إشارة التحكم ، مما يقلل من استهلاك الطاقة.
عملية التضخيم
يمكن أيضًا استخدام MOSFETs كضخمات. في دائرة مكبر للصوت ، يتم استخدام MOSFET لتضخيم إشارة إدخال صغيرة إلى إشارة إخراج أكبر.
عندما يتم تطبيق إشارة إدخال صغيرة على بوابة MOSFET ، فإنها تسبب تغييرًا بسيطًا في جهد البوابة. يؤدي هذا التغيير في جهد البوابة إلى تغيير مقابل في الموصلية للقناة ، مما يؤدي بدوره إلى حدوث تغيير في التيار يتدفق بين المصدر والصرف. إشارة الخرج ، التي يتم أخذها من الصرف ، هي نسخة مضخمة من إشارة الدخل.
يتم تحديد مكسب مكبر للصوت MOSFET من خلال نقل الموصلات MOSFET ، وهو مقياس لمقدار تغيير تيار الصرف لتغيير معين في جهد البوابة.
التطبيقات
يتم استخدام MOSFETs في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك إمدادات الطاقة ، والتحكم في المحركات ، ومكبرات الصوت الصوتية ، والدوائر الرقمية.
في إمدادات الطاقة ، يتم استخدام MOSFETs كمفاتيح للتحكم في تدفق الطاقة إلى الحمل. يمكنهم التعامل مع الفولتية العالية والتيارات ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية الطاقة.
في التحكم في المحرك ، يتم استخدام MOSFETs للتحكم في سرعة واتجاه المحركات. عن طريق تشغيل MOSFETs وإيقاف تشغيله في أوقات مختلفة ، يمكن التحكم في التيار يتدفق عبر المحرك ، مما يسمح للمحرك بالتشغيل بسرعات مختلفة وفي اتجاهات مختلفة.
في مضخمات الصوت ، يتم استخدام MOSFETs لتضخيم إشارة الصوت. يمكنهم توفير تضخيم عالي الجودة مع تشويه منخفض ، مما يجعلها مناسبة لأنظمة الصوت عالية الدقة.
في الدوائر الرقمية ، يتم استخدام MOSFETs كبوابات منطقية لأداء العمليات الرقمية. يمكن استخدامها لبناء دوائر رقمية معقدة ، مثل المعالجات الدقيقة ورقائق الذاكرة.
خاتمة
في الختام ، يعتمد مبدأ تشغيل MOSFET على التحكم في توصيل قناة بين المصدر والتصريف بواسطة حقل كهربائي تم إنشاؤه بواسطة جهد البوابة. يمكن أن تعمل MOSFETs إما في وضع التحسين أو وضع النضوب ، ويمكن استخدامها كمفاتيح أو مكبرات الصوت في مجموعة واسعة من التطبيقات.
كمورد MOS ، أقدم MOSFETs عالية الجودة المناسبة لمختلف التطبيقات. إذا كنت مهتمًا بشراء MOSFETs أو لديك أي أسئلة حول تشغيلها ، فلا تتردد في [بدء جهة اتصال للتفاوض على المشتريات]. نقدم أيضًا منتجات أخرى ذات صلة مثلموسوخميرة غير صالحة للأكل غير نشطة، وجدار خلية الخميرة. اتصل بنا اليوم لمناقشة متطلباتك المحددة.
مراجع
- Streetman ، BG ، & Banerjee ، SK (2006). الحالة الإلكترونية الحالة الصلبة. قاعة برنتيس.
- Sedra ، as ، & Smith ، KC (2010). الدوائر الإلكترونية الدقيقة. مطبعة جامعة أكسفورد.
