N Channel MOSFET: Circuito, Funcionamento, Diferenças e Suas Aplicações

MOSFET é um tipo de transistor e também é chamado de IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) ou MIFET (Metal Insulator Field Effect Transistor). Em um MOSFET , o canal e a porta são separados por uma fina camada de SiO2 e formam uma capacitância que muda com a tensão da porta. Assim, o MOSFET funciona como um capacitor MOS que é controlado através da porta de entrada para a tensão da fonte. Assim, o MOSFET também pode ser usado como um capacitor controlado por tensão. A estrutura do MOSFET é semelhante ao capacitor MOS porque a base de silício neste capacitor é do tipo p.

Estes são classificados em quatro tipos de intensificação de canal p, intensificação de canal n, depleção de canal p e depleção de canal n. Este artigo discute um dos tipos de MOSFET como MOSFET de canal N – trabalhar com aplicativos.

O que é MOSFET de canal N?

Um tipo de MOSFET no qual o canal MOSFET é composto por uma maioria de portadores de carga como portadores atuais como elétrons é conhecido como MOSFET de canal N. Uma vez que este MOSFET esteja ligado, a maioria dos portadores de carga se moverá pelo canal. Este MOSFET é um contraste com o MOSFET P-Channel.

Este MOSFET inclui N- a região do canal que está localizada no meio dos terminais de fonte e dreno. É um dispositivo de três terminais onde os terminais como G (porta), D (dreno) e S (fonte). Neste transistor, a fonte e o dreno são fortemente dopados na região n+ e o corpo ou substrato é do tipo P.

Trabalhando

Este MOSFET inclui uma região de canal N que está localizada no meio dos terminais de fonte e dreno. É um dispositivo de três terminais onde os terminais são G (porta), D (dreno) e S (fonte). Neste FET, a fonte e o dreno são fortemente dopados na região n+ e o corpo ou substrato é do tipo P.

Aqui, o canal é criado na chegada dos elétrons. A voltagem +ve também atrai elétrons das regiões de fonte e dreno n+ para o canal. Uma vez que uma tensão é aplicada entre o dreno e as fontes, a corrente flui livremente entre a fonte e o dreno e a tensão na porta simplesmente controla os elétrons dos portadores de carga dentro do canal. Da mesma forma, se aplicarmos tensão -ve no terminal da porta, um canal de orifício é formado abaixo da camada de óxido.

Símbolo MOSFET do Canal N

O símbolo MOSFET do canal N é mostrado abaixo. Este MOSFET inclui três terminais como fonte, dreno e portão. Para o mosfet de canal n, a direção do símbolo da seta é para dentro. Assim, o símbolo de seta especifica o tipo de canal como canal P ou canal N.

Circuito MOSFET de Canal N

o diagrama de circuito para controlar um ventilador dc sem escova usando mosfet de canal N e Arduino Uno rev3 é mostrado abaixo. Este circuito pode ser construído com uma placa Arduino Uno rev3, mosfet de canal n, uma ventoinha dc sem escova e fios de conexão.

O MOSFET usado neste circuito é o MOSFET 2N7000 N-channel e é do tipo aprimoramento, portanto, devemos definir o pino de saída do Arduino para alto para fornecer energia ao ventilador.

As conexões deste circuito seguem como;

• Conecte o pino de fonte do MOSFET ao GND
• O pino da porta do MOSFET está conectado ao pino 2 do Arduino.
• O pino de drenagem do MOSFET para o fio de cor preta do ventilador.
• O fio de cor vermelha da ventoinha dc sem escova está conectado ao trilho positivo da placa de ensaio.
• Uma conexão extra precisa ser fornecida do pino 5V do Arduino para o trilho positivo da placa de ensaio.

Geralmente, um MOSFET é usado para comutação e amplificação de sinais. Neste exemplo, este mosfet é usado como um switch que inclui três terminais como gate, source e dreno. O MOSFET de canal n é um tipo de dispositivo controlado por tensão e esses MOSFETs estão disponíveis em dois tipos de mosfet de aprimoramento e mosfet de depleção.

Geralmente, um MOSFET de aprimoramento é desligado quando Vgs (tensão porta-fonte) é 0V, portanto, uma tensão deve ser fornecida ao terminal da porta para que a corrente flua pelo canal dreno-fonte. Considerando que, o MOSFET de depleção é geralmente ligado quando Vgs (tensão porta-fonte) é 0V, de modo que a corrente flui através do dreno para o canal da fonte até que uma tensão +ve seja fornecida no terminal da porta.

Código

void configuração() {
// coloque seu código de configuração aqui, para rodar uma vez:
pinMode(2, SAÍDA);

}

void loop() {
// coloque seu código principal aqui, para ser executado repetidamente:
digitalWrite(2, ALTO);
atraso(5000);
digitalWrite(2, BAIXO);
atraso(5000);
}

Assim, quando a alimentação de 5v for fornecida ao terminal de porta do mosfet, o ventilador dc sem escova será ligado. Da mesma forma, quando o 0v é dado ao terminal do portão do mosfet, o ventilador será desligado.

Tipos de MOSFET de canal N

O canal N MOSFET é um dispositivo controlado por tensão que é classificado em dois tipos: tipo de aumento e tipo de depleção.

MOSFET de aprimoramento de canal N

Um MOSFET de canal N do tipo de aprimoramento geralmente está desligado quando a tensão da porta para a fonte é zero volt, portanto, uma tensão deve ser fornecida ao terminal da porta para que a corrente seja fornecida ao longo do canal dreno-fonte.

O funcionamento do MOSFET de aprimoramento de canal n é o mesmo que o MOSFET de canal p de aprimoramento, exceto pela construção e operação. Neste tipo de MOSFET, um substrato tipo p levemente dopado pode formar o corpo do dispositivo. As regiões de fonte e dreno são fortemente dopadas com impurezas do tipo n.

Aqui a fonte e o corpo são comumente conectados ao terminal de aterramento. Uma vez que aplicamos uma tensão positiva ao terminal da porta, os portadores de carga minoritários do substrato tipo p atrairão para o terminal da porta por causa da positividade da porta e do efeito capacitivo equivalente.

Os portadores de carga majoritários como elétrons e portadores de carga minoritários do substrato do tipo p serão atraídos para o terminal da porta de modo que ele forme uma camada de íons negativos descobertos sob a camada dielétrica pela recombinação de elétrons com lacunas.

Se aumentarmos a tensão positiva da porta continuamente, o processo de recombinação ficará saturado após o nível de tensão limite, então os portadores de carga, como os elétrons, começarão a se acumular no local para formar um canal condutor de elétrons livres. Esses elétrons livres também virão da fonte fortemente dopada e drenarão a região do tipo n.

Se aplicarmos tensão +ve no terminal de dreno, o fluxo de corrente estará presente em todo o canal. Portanto, a resistência do canal dependerá dos portadores de carga livre, como elétrons dentro do canal, e novamente esses elétrons dependerão do potencial de porta do dispositivo dentro do canal. Quando a concentração de elétrons livres forma o canal e o fluxo de corrente através do canal será aprimorado devido ao aumento da tensão da porta.

N MOSFET de esgotamento do canal

Geralmente, este MOSFET é ativado sempre que a tensão na porta para a fonte for 0V, portanto, a corrente é fornecida do dreno para o canal da fonte até que uma tensão positiva seja aplicada no terminal da porta (G). O funcionamento do MOSFET de esgotamento do canal N é diferente em comparação com o MOSFET de aprimoramento do canal n. Neste MOSFET, o substrato utilizado é um semicondutor do tipo p.

Neste MOSFET, ambas as regiões de fonte e dreno são semicondutores do tipo n fortemente dopados. A lacuna entre as regiões de fonte e dreno é difundida através de impurezas do tipo n.

Uma vez que aplicamos uma diferença de potencial entre os terminais de fonte e dreno, a corrente flui por toda a região n do substrato. Quando aplicamos uma tensão -ve no terminal do portão, os portadores de carga, como os elétrons, serão repelidos e deslocados para baixo na região n logo abaixo da camada dielétrica de dióxido de silício.

Consequentemente, haverá camadas de íons positivos descobertos sob a camada dielétrica de SiO2. Dessa forma, ocorrerá um esgotamento de portadores de carga dentro do canal. Assim, a condutividade geral do canal será diminuída.

Nesta condição, quando a mesma tensão é aplicada no terminal de dreno, a corrente no dreno diminui. Aqui observamos que a corrente de dreno pode ser controlada alterando o esgotamento dos portadores de carga dentro do canal, por isso é conhecido como MOSFET de depleção.

Aqui, o portão está em um potencial -ve, o dreno está em um potencial +ve e a fonte está em um potencial '0'. Como resultado, a diferença de tensão é maior entre o dreno para o portão do que entre a fonte e o portão, portanto, a largura da camada de depleção é mais próxima do dreno do que da fonte.

Diferença entre o MOSFET do canal N e o MOSFET do canal P

A diferença entre o canal n e o mosfet do canal p inclui o seguinte.

Como testar um MOSFET de canal N

As etapas envolvidas no teste do canal N MOSFET são discutidas abaixo.

• Para testar um MOSFET de canal n, é usado um multímetro analógico. Para isso, precisamos colocar o botão na faixa de 10K.
• Para testar este MOSFET, primeiro coloque a ponta de prova preta no pino de drenagem do MOSFET e a ponta de prova vermelha no pino da porta para descarregar a capacitância interna dentro do MOSFET.
• Depois disso, mova a sonda de cor vermelha para o pino de origem enquanto a sonda preta ainda está no pino de drenagem
• Use o dedo direito para tocar os pinos de gate e dreno para que possamos observar que o ponteiro do multímetro analógico se desviará para a faixa central da escala do medidor.
• Retire a ponta de prova vermelha do multímetro e também o dedo direito do pino de fonte do MOSFET e, em seguida, coloque novamente o dedo na ponta de prova vermelha e no pino de fonte, o ponteiro ainda permanecerá no centro da escala do multímetro.
• Para descarregá-lo, temos que retirar a sonda vermelha e apenas tocar uma vez no pino do portão. Finalmente, isso descarregará novamente a capacitância interna.
• Agora, uma ponta de prova vermelha deve ser usada novamente para tocar o pino de origem, então o ponteiro do multímetro não será desviado como anteriormente você o descarregou simplesmente tocando no pino do portão.

Características

O MOSFET do canal N tem duas características, como características de drenagem e características de transferência.

Características de drenagem

As características de drenagem do mosfet de canal N incluem o seguinte.

• As características de dreno do mosfet de canal n são plotadas entre a corrente de saída e o VDS, que é conhecido como Dreno para tensão de fonte VDS.
• Como podemos ver no diagrama, para diferentes valores de Vgs, plotamos os valores atuais. Assim, podemos ver diferentes gráficos de corrente de dreno no diagrama, como valor Vgs mais baixo, valores Vgs máximos, etc.
• Nas características acima, a corrente permanecerá constante após alguma tensão de dreno. Portanto, a tensão mínima do dreno para a fonte é necessária para funcionar o MOSFET.
• Então, quando aumentamos 'Vgs', a largura do canal será aumentada e o que resulta em mais ID (corrente de drenagem).

Características de transferência

As características de transferência do mosfet de canal N incluem o seguinte.

• As características de transferência também são conhecidas como curva de transcondutância, que é plotada entre a tensão de entrada (Vgs) e a corrente de saída (ID).
• No início, sempre que não houver tensão de porta para fonte (Vgs), muito menos corrente fluirá como em microamps.
• Uma vez que a tensão da porta para a fonte é positiva, a corrente de dreno aumenta gradualmente.
• Depois, há um rápido aumento na corrente de dreno equivalente ao aumento em vgs.
• A corrente de dreno pode ser obtida através de Id= K (Vgsq- Vtn)^2.

Formulários

o aplicações de n canal mosfe t inclua o seguinte.

• Esses MOSFETs são frequentemente usados ​​em aplicações de dispositivos de baixa tensão, como uma ponte completa e arranjo de ponte B6 usando o motor e uma fonte CC.
• Esses MOSFETs são úteis para alternar a alimentação negativa do motor na direção reversa.
• Um MOSFET de canal n opera em regiões de saturação e corte. então ele age como um circuito de comutação.
• Esses MOSFETS são usados ​​para alternar a LAMP ou o LED para ON/OFF.
• Estes são preferidos em aplicações de alta corrente.

Assim, trata-se de uma visão geral do canal n mosfet - funcionando com aplicativos. Aqui está uma pergunta para você, o que é p canal mosfet?