MOSFET이란 무엇입니까?

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MOSFET이란 무엇입니까?

금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET, MOS-FET 또는 MOS FET)는 일종의 전계 효과 트랜지스터(FET)이며, 가장 일반적으로 실리콘의 산화 제어를 통해 제조됩니다. 여기에는 전압에 따라 장치의 전도성이 결정되는 절연 게이트가 있습니다.

주요 특징은 메탈 게이트와 채널 사이에 이산화규소 절연층이 있어 입력 저항이 높다(최대 1015Ω)는 점이다. 또한 N 채널 튜브와 P 채널 튜브로 구분됩니다. 보통 기판(기판)과 소스(S)는 서로 연결되어 있다.

다양한 전도 모드에 따라 MOSFET은 향상형과 공핍형으로 구분됩니다.

소위 향상 유형은 VGS=0일 때 튜브가 차단 상태에 있음을 의미합니다. 올바른 VGS를 추가한 후에는 대부분의 캐리어가 게이트로 끌어당겨져 이 영역의 캐리어가 "강화"되고 전도성 채널이 형성됩니다. .

공핍 모드는 VGS=0일 때 채널이 형성되는 것을 의미합니다. 올바른 VGS가 추가되면 대부분의 캐리어가 채널 밖으로 흘러나와 캐리어를 "고갈"시키고 튜브를 끌 수 있습니다.

이유를 구별하십시오. JFET의 입력 저항은 100MΩ 이상이고 상호 컨덕턴스는 매우 높습니다. 게이트가 연결될 때 실내 공간 자기장은 게이트의 작동 전압 데이터 신호를 감지하기가 매우 쉽기 때문에 파이프라인이 다음과 같은 경향이 있습니다. 온-오프 상태에 있거나 경향이 있습니다. 신체 유도 전압이 게이트에 즉시 추가되면 주요 전자기 간섭이 강하기 때문에 위의 상황이 더욱 심각해질 것입니다. 미터 바늘이 왼쪽으로 급격하게 편향되면 파이프라인이 최대로 올라가는 경향이 있고 드레인-소스 저항 RDS가 확장되고 드레인-소스 전류의 양이 IDS가 감소한다는 것을 의미합니다. 반대로 미터 바늘이 오른쪽으로 급격하게 휘어져 파이프라인이 켜지거나 꺼지는 경향이 있고 RDS가 내려가고 IDS가 올라가는 것을 나타냅니다. 그러나 미터 바늘이 편향되는 정확한 방향은 유도 전압(양의 방향 작동 전압 또는 역방향 작동 전압)의 양극과 음극 및 파이프라인의 작동 중간점에 따라 달라집니다.

WINSOK MOSFET DFN5X6-8L 패키지

WINSOK DFN3x3 MOSFET

N 채널을 예로 들면, P형 실리콘 기판 위에 고농도로 도핑된 두 개의 소스 확산 영역(N+)과 드레인 확산 영역(N+)을 만든 후, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)을 각각 인출한다. 소스와 기판은 내부적으로 연결되어 있으며 항상 동일한 전위를 유지합니다. 드레인이 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결되고 소스가 전원 공급 장치의 음극 단자에 연결되고 VGS=0인 경우 채널 전류(즉, 드레인 전류) ID=0입니다. 양의 게이트 전압에 이끌려 VGS가 점진적으로 증가함에 따라 음으로 하전된 소수 캐리어가 두 확산 영역 사이에 유도되어 드레인에서 소스까지 N형 채널을 형성합니다. VGS가 튜브의 턴온 전압 VTN(일반적으로 약 +2V)보다 크면 N 채널 튜브가 전도되기 시작하여 드레인 전류 ID를 형성합니다.

VMOSFET(VMOSFET)의 정식 명칭은 V홈 MOSFET입니다. MOSFET 이후 새롭게 개발된 고효율 전력 스위칭 소자입니다. MOSFET의 높은 입력 임피던스(≥108W)뿐만 아니라 작은 구동 전류(약 0.1μA)도 그대로 이어받았습니다. 또한 높은 내전압(최대 1200V), 큰 작동 전류(1.5A ~ 100A), 높은 출력 전력(1 ~ 250W), 우수한 상호 컨덕턴스 선형성 및 빠른 스위칭 속도와 같은 우수한 특성을 갖추고 있습니다. 진공관과 전력 트랜지스터의 장점을 결합했기 때문에 전압 증폭기(전압 증폭은 수천 배에 달할 수 있음), 전력 증폭기, 스위칭 전원 공급 장치 및 인버터에 널리 사용되고 있습니다.

우리 모두 알고 있듯이 기존 MOSFET의 게이트, 소스 및 드레인은 대략 칩의 동일한 수평면에 있으며 작동 전류는 기본적으로 수평 방향으로 흐릅니다. VMOS 튜브는 다릅니다. 두 가지 주요 구조적 특징이 있습니다. 첫째, 금속 게이트는 V자형 홈 구조를 채택합니다. 둘째, 수직 전도성이 있습니다. 드레인은 칩 후면에서 인출되므로 ID는 칩을 따라 수평으로 흐르지 않고 고농도 N+ 영역(소스 S)에서 시작하여 P 채널을 통해 저농도 N-드리프트 영역으로 흐릅니다. 마지막으로 수직 방향으로 하향하여 드레인 D에 도달합니다. 유동 단면적이 증가하므로 큰 전류가 흐를 수 있습니다. 게이트와 칩 사이에 이산화규소 절연층이 있으므로 여전히 절연 게이트 MOSFET입니다.

사용의 이점:

MOSFET은 전압 제어 소자인 반면, 트랜지스터는 전류 제어 소자입니다.

MOSFET은 신호 소스에서 소량의 전류만 끌어올 수 있는 경우에 사용해야 합니다. 신호 전압이 낮고 신호 소스에서 더 많은 전류를 끌어낼 수 있을 때 트랜지스터를 사용해야 합니다. MOSFET은 다수 캐리어를 사용하여 전기를 전도하므로 유니폴라 소자라고 하며, 트랜지스터는 다수 캐리어와 소수 캐리어를 모두 사용하여 전기를 전도하므로 바이폴라 소자라고 합니다.

일부 MOSFET의 소스와 드레인은 서로 바꿔서 사용할 수 있으며 게이트 전압은 양 또는 음이 될 수 있어 3극관보다 유연성이 뛰어납니다.

MOSFET은 매우 작은 전류와 매우 낮은 전압 조건에서 작동할 수 있으며, 제조 공정에서는 실리콘 칩에 많은 MOSFET을 쉽게 통합할 수 있습니다. 따라서 MOSFET은 대규모 집적 회로에 널리 사용되었습니다.

WINSOK MOSFET SOT-23-3L 패키지

Olueky SOT-23N MOSFET

MOSFET과 트랜지스터의 각각의 응용 특성

1. MOSFET의 소스 s, 게이트 g 및 드레인 d는 각각 트랜지스터의 이미터 e, 베이스 b 및 컬렉터 c에 해당합니다. 그들의 기능은 비슷합니다.

2. MOSFET은 전압 제어 전류 장치이고 iD는 vGS에 의해 제어되며 증폭 계수 gm은 일반적으로 작으므로 MOSFET의 증폭 성능이 좋지 않습니다. 트랜지스터는 전류 제어 전류 장치이고 iC는 iB(또는 iE)에 의해 제어됩니다.

3. MOSFET 게이트는 전류를 거의 소모하지 않습니다(ig»0). 트랜지스터의 베이스는 트랜지스터가 작동할 때 항상 특정 전류를 끌어옵니다. 따라서 MOSFET의 게이트 입력 저항은 트랜지스터의 입력 저항보다 높습니다.

4. MOSFET은 전도와 관련된 다중 캐리어로 구성됩니다. 트랜지스터에는 전도에 관여하는 다중 캐리어와 소수 캐리어라는 두 개의 캐리어가 있습니다. 소수 캐리어의 농도는 온도, 방사선 등의 요인에 의해 크게 영향을 받습니다. 따라서 MOSFET은 트랜지스터보다 온도 안정성이 뛰어나고 방사선 저항이 더 강합니다. MOSFET은 환경 조건(온도 등)이 크게 변화하는 곳에서 사용해야 합니다.

5. MOSFET의 소스 금속과 기판이 함께 연결되면 소스와 드레인을 서로 바꿔서 사용할 수 있으며 특성은 거의 변하지 않습니다. 반면에 3극관의 컬렉터와 이미터를 같은 의미로 사용하는 경우에는 특성이 매우 다릅니다. β 값이 많이 감소합니다.

6. MOSFET의 잡음 계수는 매우 작습니다. MOSFET은 저잡음 증폭기 회로 및 높은 신호 대 잡음비가 요구되는 회로의 입력단에 최대한 많이 사용되어야 합니다.

7. MOSFET과 트랜지스터는 모두 다양한 증폭기 회로와 스위칭 회로를 구성할 수 있지만, 전자는 제조 공정이 간단하고 소비 전력이 낮고 열 안정성이 좋으며 동작 전원 전압 범위가 넓은 장점이 있습니다. 따라서 대규모 및 초대형 집적 회로에 널리 사용됩니다.

8. 트랜지스터의 온 저항은 큰 반면, MOSFET의 온 저항은 수백 mΩ에 불과합니다. 현재 전기 장치에서는 일반적으로 MOSFET이 스위치로 사용되며 효율이 상대적으로 높습니다.

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WINSOK SOT-323 캡슐화 MOSFET

MOSFET 대 바이폴라 트랜지스터

MOSFET은 전압 제어 장치이며 게이트는 기본적으로 전류를 사용하지 않는 반면, 트랜지스터는 전류 제어 장치이므로 베이스는 특정 전류를 사용해야 합니다. 따라서 신호 소스의 정격 전류가 극히 작은 경우에는 MOSFET을 사용해야 합니다.

MOSFET은 다중 캐리어 도체인 반면, 트랜지스터의 두 캐리어는 모두 전도에 참여합니다. 소수 캐리어의 농도는 온도, 방사선 등 외부 조건에 매우 민감하기 때문에 MOSFET은 환경이 크게 변화하는 상황에 더 적합합니다.

MOSFET은 증폭기 장치 및 트랜지스터와 같은 제어 가능한 스위치로 사용되는 것 외에도 전압 제어 가변 선형 저항기로 사용될 수도 있습니다.

MOSFET의 소스와 드레인은 구조가 대칭이며 서로 바꿔서 사용할 수 있습니다. 공핍 모드 MOSFET의 게이트-소스 전압은 양수 또는 음수일 수 있습니다. 따라서 MOSFET을 사용하는 것이 트랜지스터보다 더 유연합니다.


게시 시간: 2023년 10월 13일