Konstrukcja, zasada działania i parametry tranzystorów MOSFET

Tranzystory MOSFET są tranzystorami unipolarnymi, w których sterowanie prądem realizowane jest za sprawa pola elektrycznego. Kluczowym elementem konstrukcyjnym tych tranzystorów są dwie diody połączone z kryształem półprzewodnikowym. Tranzystory MOSFET są najczęściej stosowanymi tranzystorami unipolarnymi. Doskonale sprawdzają się jako klucz załączający elementy w układach elektronicznych, które pobierają prądy o dużych mocach. Czym są i jak działają tranzystory MOSFET?

Konstrukcja tranzystorów MOSFET

Tranzystory unipolarne MOSFET (z ang. Metal-oxide semiconductor field effect transistor) skonstruowane są z bramki (G), podłoża (B), źródła (S) oraz drenu (D) oraz z dodatkowych elementów w formie przestrzeni na kanał (N) i półprzewodnika (P). Podłoże (B) dzieli się na dwa obszary – P+ i N+, które domieszkom tworzą dren i źródło. To właśnie od nich odprowadzane są złącza tranzystora.

Między źródłem i drenem tworzy się warstwa półprzewodnikowa, która pokryta jest cienką powłoką izolatora. Bramka jest z kolei tworzona w postaci napylonego na izolator metalu. Żeby ograniczyć ryzyko mechanicznego uszkodzenia warstwy izolacyjnej tranzystora, tranzystory MOS przechowywane są w foliach przewodzących. Dzięki nim możliwe jest ograniczenie ryzyka przedostania się ładunków elektrostatycznych. Kanał przewodzący przewodzi prąd między źródłem a drenem, natomiast sterowanie kanałem realizowane jest napięciem między źródłem i bramką.

Tranzystory MOS występują w dwóch wariantach – z kanałem zubożanym i z kanałem wzbogacanym. Kanał wzbogacany tworzony jest w momencie, w którym napięcie między źródłem a bramką przekroczy wartość napięcia progowego. Z kolei kanał zubożany istnieje nawet w chwili, gdy napięcie między bramką a źródłem jest równe zeru.

Warto zaznaczyć, że tranzystory MOSFET są polaryzowany tak, żeby nośniki płynęły w kierunku od źródła do drenu. Wobec czego należy wyróżnić dwa zakresy pracy tranzystorów MOSFET – zakres nasycenia i nienasycenia. Gdy napięcie między drenem a źródłem jest większe od napięcia nasycenia, wówczas sam tranzystor znajdzie się w zakresie nasycenia.

Parametry tranzystorów MOSFET

Tranzystory MOSFET określane są kilkoma istotnymi parametrami technicznymi. Ich kluczowym parametrem jest dopuszczalne napięcie między drenem a źródłem. Dobierając tranzystor do aplikacji, zawsze należy zwracać uwagę na ten parametr. Zbyt duże napięcie może doprowadzić do przebicia i uszkodzenia tranzystora. Kolejnym kluczowym parametrem jest maksymalny prąd drenu. Gdy zostanie przekroczony, również może dojść do uszkodzenia tranzystora.

Niezwykle ważne jest także napięcie progowe otwierania, które określa wartość napięcia między bramką a źródłem, przy którym prąd drenu dochodzi do 1 mA, czyli przy którym tranzystor przewodzi prąd. Tranzystory MOSFET warto dobierać tak, aby uzyskać możliwie jak największe dopuszczalne napięcie między drenem a źródłem przy zachowaniu jak najmniejszej rezystancji między drenem a źródłem.

Konstrukcja, zasada działania i parametry tranzystorów MOSFET
Rate this post

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *