Um MOSFET (metal-óxido-semicondutor FET) é um tipo de transistor de efeito de campo com uma porta isolada que é usado principalmente para amplificar ou comutar sinais. Agora em circuitos analógicos e digitais, os MOSFETs são usados com mais frequência em comparação com BJTs . Os MOSFETs são usados principalmente em amplificadores por causa de sua impedância de entrada infinita, permitindo que o amplificador capture quase todo o sinal de entrada. O principal benefício MOSFET em comparação com o BJT é que quase não requer corrente de entrada para controlar a corrente de carga. Os MOSFETs são classificados em dois tipos de MOSFET de aprimoramento e MOSFET de depleção. Assim, este artigo fornece informações breves sobre o MOSFET de aprimoramento – trabalhar com aplicativos.

O que é o MOSFET do tipo de aprimoramento?

O MOSFET que funciona no modo de aprimoramento é conhecido como E-MOSFET ou mosfet de aprimoramento. O modo de aprimoramento significa que sempre que a tensão em direção ao terminal da porta deste MOSFET aumentar, o fluxo de corrente aumentará mais do dreno para a fonte até atingir o nível mais alto. Este MOSFET é um dispositivo controlado por tensão de três terminais onde os terminais são uma fonte, porta e dreno.

As características desses MOSFETs são baixa dissipação de energia, fabricação simples e geometria pequena. Portanto, esses recursos os tornarão usados em circuitos integrados. Não há caminho entre o dreno (D) e a fonte (S) deste MOSFET quando nenhuma tensão é aplicada entre os terminais da porta e da fonte. Assim, a aplicação de uma tensão no gate-to-source aumentará o canal, tornando-o capaz de conduzir corrente. Essa propriedade é a principal razão para chamar esse dispositivo de MOSFET de modo de aprimoramento.

Símbolo MOSFET de aprimoramento

Os símbolos MOSFET de aprimoramento para o canal P e o canal N são mostrados abaixo. Nos símbolos abaixo, podemos notar que uma linha quebrada é simplesmente conectada da fonte ao terminal do substrato, o que significa o tipo de modo de aprimoramento.

A condutividade nos EMOSFETs aumenta aumentando a camada de óxido, que adiciona os portadores de carga em direção ao canal. Normalmente, essa camada é conhecida como camada de inversão.

O canal neste MOSFET é formado entre o D (dreno) e S (fonte). No tipo de canal N, o substrato do tipo P é usado, enquanto no tipo de canal P, o substrato do tipo N é usado. Aqui a condutividade do canal devido aos portadores de carga depende principalmente dos canais do tipo P ou do tipo N correspondentemente.

Símbolos MOSFET de aprimoramento

Princípio de Funcionamento do Mosfet de Aprimoramento

Aprimoramento Os MOSFETS do tipo estão normalmente desligados, o que significa que quando um MOSFET do tipo aprimoramento é conectado, não haverá fluxo de corrente do dreno do terminal (D) para a fonte (S) quando nenhuma tensão for fornecida ao seu terminal de porta. Esta é a razão para chamar este transistor de dispositivo normalmente desligado .

EMOSFET sem canal

Da mesma forma, se a tensão for fornecida ao terminal da porta deste MOSFET, o canal dreno-fonte se tornará muito menos resistivo. Quando a tensão da porta para o terminal da fonte aumenta, o fluxo de corrente do dreno para o terminal da fonte também aumenta até que a corrente mais alta seja fornecida do terminal do dreno para a fonte.

Construção

o construção de MOSFET de aprimoramento é mostrado abaixo. Este MOSFET inclui porta, dreno e fonte de três camadas. O corpo do MOSFET é conhecido como um substrato que está conectado internamente à fonte. No MOSFET, o terminal de porta metálico da camada semicondutora é isolado através de uma camada de dióxido de silício, caso contrário, uma camada dielétrica.

Construção MOSFET de Aprimoramento

Este EMOSFET é construído com dois materiais como semicondutores tipo P e tipo N. Um substrato dá suporte físico ao dispositivo. Uma fina camada de SiO e um excelente isolante elétrico simplesmente cobrem a região entre os terminais de fonte e dreno. Na camada de óxido, uma camada metálica forma o eletrodo porta.

Nesta construção, as duas regiões N são separadas por uma distância de alguns micrômetros sobre um substrato tipo p levemente dopado. Essas duas regiões N são executadas como os terminais de fonte e dreno. Na superfície, desenvolve-se uma fina camada de isolamento que é conhecida como dióxido de silício. Os portadores de carga, como furos feitos nesta camada, estabelecerão contatos de alumínio para os terminais da fonte e do dreno.

Esta camada de condução funciona como a porta terminal que é colocada sobre o SiO2, bem como toda a área do canal. No entanto, para condução, não contém nenhum canal físico. Neste tipo de MOSFET de aprimoramento, o substrato tipo p é estendido em toda a camada de SiO2.

Trabalhando

O funcionamento do EMOSFET é quando VGS é 0V, então não há canal que conectará a fonte e o dreno. O substrato do tipo p tem apenas um pequeno número de portadores de carga minoritários produzidos termicamente, como elétrons livres, portanto, a corrente de dreno é zero. Por este motivo, este MOSFET estará normalmente DESLIGADO.

Uma vez que a porta (G) é positiva (+ve), ela atrai portadores de carga minoritários como elétrons do substrato p, onde esses portadores de carga se combinam através dos orifícios sob a camada de SiO2. Mais VGS é aumentado, então os elétrons terão potencial suficiente para superar e se ligar e mais portadores de carga, ou seja, os elétrons são depositados no canal.

Aqui, o dielétrico é usado para impedir o movimento do elétron através da camada de dióxido de silício. Esse acúmulo resultará na formação do canal n entre os terminais de drenagem e fonte. Portanto, isso pode levar ao fluxo de corrente de dreno gerado ao longo do canal. Esta corrente de dreno é simplesmente proporcional à resistência do canal que depende ainda mais dos portadores de carga atraídos para o terminal +ve da porta.

Tipos de MOSFET Tipo de Aprimoramento

Estão disponíveis em dois tipos MOSFET de aprimoramento de canal N e MOSFET de aprimoramento de canal P .

No tipo de aprimoramento de canal N, o substrato p levemente dopado é usado e duas regiões do tipo n fortemente dopadas farão os terminais de fonte e dreno. Neste tipo de E-MOSFET, a maioria dos portadores de carga são elétrons. Por favor, consulte este link para saber mais sobre - MOSFET de canal N.

No tipo de canal P, o substrato N levemente dopado é usado e duas regiões do tipo p fortemente dopado farão os terminais de fonte e dreno. Neste tipo de E-MOSFET, a maioria dos portadores de carga são buracos. Por favor, consulte este link para saber mais sobre - MOSFET de canal P .

Características

As características VI e dreno do MOSFET de aprimoramento de canal n e aprimoramento de canal p são discutidas abaixo.

Características de drenagem

o Características do dreno mosfet de aprimoramento do canal N são mostrados abaixo. Nestas características, podemos observar as características de dreno plotadas entre o Id e Vds para diferentes valores de Vgs conforme mostrado no diagrama, como você pode ver que quando o valor de Vgs é aumentado, então a corrente 'Id' também será aumentada.

A curva parabólica nas características mostrará o locus de VDS onde a Id(corrente de dreno) ficará saturada. Neste gráfico, a região linear ou ôhmica é mostrada. Nesta região, o MOSFET pode funcionar como um resistor controlado por tensão. Então, para o valor Vds fixo, uma vez que alteramos o valor da tensão Vgs, a largura do canal será alterada ou podemos dizer que a resistência do canal mudará.

Características de drenagem EMOSFET do canal N

A região ôhmica é uma região onde o 'IDS' atual aumenta com um aumento no valor de VDS. Uma vez que os MOSFETs são projetados para funcionar na região ôhmica, eles podem ser utilizados como amplificadores .

A tensão da porta em que o transistor liga e começa a fluir a corrente através do canal é conhecida como tensão limite (VT ou VTH). Para o canal N, esse valor de tensão limite varia de 0,5 V a 0,7 V, enquanto para dispositivos de canal P ele varia de -0,5 V a -0,8 V.

Sempre que Vds Vt então, neste caso, o MOSFET operará em uma região linear. Assim, nesta região, pode funcionar como um resistor controlado por tensão .

Na região de corte, quando a tensão Vgs < VT, então a corrente em todo o MOSFET é zero, caso contrário, podemos dizer que o MOSFET permanecerá na condição OFF.

Sempre que o mosfet é operado no lado direito do locus, podemos dizer que ele é operado em um região de saturação . Então, matematicamente, sempre que a tensão Vgs for > ou = Vgs-Vt então está operando em uma região de saturação. Então, isso é tudo sobre as características de drenagem em diferentes regiões do mosfet de aprimoramento.

Características de transferência

o características de transferência do mosfet de aprimoramento de canal N são mostrados abaixo. As características de transferência mostram a relação entre a tensão de entrada 'Vgs' e a corrente de dreno de saída 'Id'. Essas características basicamente mostram como o 'Id' muda quando os valores de Vgs mudam. Assim, a partir dessas características, podemos observar que a corrente de dreno ‘Id’ é zero até a tensão limite. Depois disso, quando aumentamos o valor de Vgs, então o 'Id' aumentará.

A relação entre a corrente 'Id' e Vgs pode ser dada como Id = k(Vgs-Vt)^2. Aqui, o 'K' é a constante do dispositivo que depende dos parâmetros físicos do dispositivo. Então, usando esta expressão, podemos descobrir o valor da corrente de dreno para o valor fixo de Vgs.

N Canal EMOSFET Características de Transferência

MOSFET de aprimoramento de canal P

o Características do dreno mosfet de aprimoramento do canal P são mostrados abaixo. Aqui, os Vds e Vgs serão negativos. A corrente de dreno 'Id' fornecerá da fonte para o terminal de dreno. Como podemos notar neste gráfico, quando Vgs se torna mais negativo, a corrente de dreno 'Id' também aumenta.

Características do MOSFET de aprimoramento de canal P

Quando o Vgs >VT, então este MOSFET irá operar na região de corte. Da mesma forma, se você observar as características de transferência deste MOSFET, ele será uma imagem espelhada do canal N.

Características de transferência do aprimoramento do canal P

Formulários

Polarização do MOSFET de Aprimoramento

Geralmente, o Enhancement MOSFET (E-MOSFET) é polarizado com a polarização do divisor de tensão, caso contrário, a polarização do feedback de dreno. Mas o E-MOSFET não pode ser enviesado com viés próprio e viés zero.

Polarização do divisor de tensão

A polarização do divisor de tensão para o E-MOSFET do canal N é mostrada abaixo. A polarização do divisor de tensão é semelhante ao circuito divisor usando BJTs. De fato, o MOSFET de aprimoramento de canal N precisa do terminal de porta que é mais alto que sua fonte, assim como o NPN BJT precisa de uma tensão de base maior em comparação com seu emissor.

Polarização do divisor de tensão

Neste circuito, os resistores como R1 e R2 são usados para fazer o circuito divisor para estabelecer a tensão da porta.

Quando a fonte do E-MOSFET está conectada diretamente ao GND então VGS = VG. Portanto, o potencial através do resistor R2 precisa ser definido acima de VGS(th) para operação adequada com a equação característica E-MOSFET como I_D = K (V_GS -DENTRO_GS (th))^2.

Conhecendo o valor de VG, a equação característica do E-MOSFET é usada para estabelecer a corrente de dreno. Mas a constante do dispositivo 'K' é o único fator ausente que pode ser calculado para qualquer dispositivo em particular, dependendo do par de coordenadas VGS (on) e ID (on).

Coordenar par em EMOSFET

A constante 'K' é derivada da equação característica do E-MOSFET como K = I_D /(DENTRO_GS -DENTRO_GS (th))^2.

K = eu_D /(DENTRO_GS -DENTRO_GS (th))^2.

Portanto, esse valor é usado para outros pontos de polarização.

Drenar Viés de Feedback

Esta polarização utiliza o ponto de operação “on” na curva característica acima mencionada. A ideia é configurar uma corrente de dreno através de uma seleção adequada da fonte de alimentação e do resistor de dreno. O protótipo do circuito de realimentação do dreno é mostrado abaixo.

Drenar Viés de Feedback

Este é um circuito bastante simples que usa alguns componentes básicos. Esta operação é compreendida pela aplicação de KVL.

DENTRO_DD = V_RD + V_RG + V_GS

DENTRO_DD = eu_D R_D + eu_G R_G + V_GS

Aqui, a corrente do portão é insignificante, então a equação acima se tornará

DENTRO_DD =eu_D R_D +V_GS

e também V_{DS =} DENTRO_GS

Desta forma,

DENTRO_GS =V_DS = V_DD − eu_D R_D

“o que determina o valor do comprimento de onda de de broglie para um elétron? ”

Esta equação pode ser utilizada como base para o projeto do circuito de polarização.

MOSFET de aprimoramento vs MOSFET de depleção

A diferença entre mosfet de aprimoramento e mosfet de depleção inclui o seguinte.

MOSFET de aprimoramento	Esgotamento MOSFET
O MOSFET de aprimoramento também é conhecido como E-MOSFET.	O MOSFET de depleção também é conhecido como D-MOSFET.
No modo de realce, o canal inicialmente não existe e é formado pela tensão aplicada ao terminal da porta.	No modo de depleção, o canal é permanentemente fabricado no momento da construção do transistor.
Normalmente é o dispositivo DESLIGADO na tensão zero da Porta (G) para a Fonte (S).	Normalmente é um dispositivo LIGADO com tensão zero de Gate (G) para Source (S).
Este MOSFET não pode conduzir corrente na condição OFF.	Este MOSFET pode conduzir corrente na condição OFF.
Para ligar este MOSFET, ele requer uma tensão de porta positiva.	Para ligar este MOSFET, ele requer tensão de porta negativa.
Este MOSFET tem uma corrente de difusão e fuga.	Este MOSFET não possui corrente de difusão e fuga.
Não tem canal permanente.	Tem um canal permanente.
A tensão no terminal da porta é diretamente proporcional à corrente no terminal do dreno.	A tensão na porta é inversamente proporcional à corrente no dreno.

Por favor, consulte este link para saber mais sobre - Modo de depleção MOSFET .

o aplicações de MOSFET de aprimoramento inclui o seguinte.

Geralmente, os MOSFETs de aprimoramento são usados em circuitos de comutação, amplificador e inversor.
Estes são usados em diferentes drivers de motor, controladores digitais e ICs de eletrônica de potência.
É usado em eletrônica digital.

Assim, trata-se de uma visão geral de um Enhancement MOSFET - funcionando com aplicativos. O E-MOSFET pode ser obtido nas versões de alta e baixa potência que operam apenas no modo de aprimoramento. Aqui está uma pergunta para você, o que é MOSFET de depleção?