O transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico ou MOSFET é um dispositivo controlado por tensão que é construído com terminais como fonte, dreno, porta e corpo para amplificar ou alternar tensões dentro de circuitos e também é amplamente usado em CIs para aplicações digitais. Estes também são usados em circuitos analógicos como amplificadores e filtros. MOSFETs são projetados principalmente para superar as desvantagens de FATOS como alta resistência de drenagem, impedância de entrada moderada e operação lenta. MOSFETs são dois tipos de modo de aprimoramento e modo de depleção. Este artigo discute um dos tipos de MOSFET, ou seja, modo de depleção MOSFET – tipos, trabalhando com aplicativos.
O que é MOSFET de modo de depleção?
Um MOSFET que normalmente liga sem aplicar nenhuma tensão de porta quando você conecta é conhecido como MOSFET de modo de depleção. Neste MOSFET, o fluxo de corrente é do terminal de dreno para a fonte. Este tipo de MOSFET também é conhecido como normalmente no dispositivo.
Uma vez que uma tensão é aplicada no terminal da porta do MOSFET, o dreno para o canal da fonte se tornará mais resistivo. Quando a tensão porta-fonte aumenta mais, o fluxo de corrente do dreno para a fonte diminuirá até que o fluxo de corrente do dreno para a fonte pare.
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Símbolo MOSFET do modo de esgotamento
Os símbolos MOSFET de modo de depleção para canal p e canal n são mostrados abaixo. Nestes MOSFETs, os símbolos de seta representam o tipo de MOSFET como tipo P ou tipo N. Se o símbolo da seta estiver dentro da direção, então é canal n e se o símbolo da seta estiver fora, então é canal p.
Como funciona o modo de depleção MOSFET?
O MOSFET de depleção é ativado por padrão. Aqui, os terminais de fonte e dreno são conectados fisicamente. Para entender o funcionamento do MOSFET, vamos entender os tipos de MOSFET de Depleção.
Tipos de MOSFET de modo de depleção
o Estrutura MOSFET de modo de depleção varia de acordo com o tipo. Os MOSFETs são de dois tipos: modo de depleção de canal p e modo de depleção de canal n. Assim, cada tipo de estrutura MOSFET de modo de depleção e seu funcionamento são discutidos abaixo.
MOSFET de esgotamento do canal N
A estrutura do N-Channel Depletion MOSFET é mostrada abaixo. Neste tipo de MOSFET de depleção, a fonte e o dreno são conectados por uma pequena tira de semicondutor tipo N. O substrato usado neste MOSFET é um semicondutor do tipo P e os elétrons são os portadores de carga majoritários neste tipo de MOSFET. Aqui, a fonte e o dreno são fortemente dopados.
A construção do MOSFET do modo de depleção do canal N é a mesma em comparação com o MOSFET do modo de aprimoramento do canal n, exceto que seu funcionamento é diferente. A folga entre os terminais de fonte e dreno é composta por impurezas do tipo n.
Quando aplicamos uma diferença de potencial entre os dois terminais, como fonte e dreno, a corrente flui por toda a região n do substrato. Quando uma tensão negativa é aplicada no terminal do portão deste MOSFET, os portadores de carga, como os elétrons, serão repelidos e movidos para baixo dentro da região n sob a camada dielétrica. Portanto, o esgotamento do portador de carga ocorrerá dentro do canal.
Assim, a condutividade geral do canal é reduzida. Nesta condição, uma vez que a mesma tensão é aplicada no terminal GATE, a corrente de dreno será diminuída. Uma vez que a tensão negativa é aumentada ainda mais, ela atinge o modo de pinça .
Aqui o drenar corrente é controlado alterando o esgotamento dos portadores de carga dentro do canal, então, isso é chamado MOSFET de depleção . Aqui, o terminal de drenagem está em um potencial +ve, o terminal de porta está em um potencial -ve e a fonte está em um potencial '0'. Assim, a variação de tensão entre o dreno e a porta é alta em comparação da fonte para a porta, de modo que a largura da camada de depleção é alta para o dreno em comparação com o terminal da fonte.
MOSFET de esgotamento do canal P
No MOSFET de esgotamento do canal P, uma pequena tira de semicondutor do tipo P conecta a fonte e o dreno. A fonte e o dreno são de semicondutor tipo P e o substrato é de semicondutor tipo N. A maioria dos portadores de carga são buracos.
A construção do MOSFET de esgotamento do canal p é bastante oposta ao MOSFET do modo de esgotamento do canal n. Este MOSFET inclui um canal que é feito entre o região de fonte e dreno que está fortemente dopado com impurezas do tipo p. Assim, neste MOSFET, o substrato do tipo n é usado e o canal é do tipo p, conforme mostrado no diagrama.
Uma vez que aplicamos uma tensão +ve no terminal do portão do MOSFET, os portadores de carga minoritários, como elétrons na região do tipo p, serão atraídos devido à ação eletrostática e formarão íons de impureza negativos fixos. Assim, uma região de depleção se formará dentro do canal e, consequentemente, a condutividade do canal será reduzida. Desta forma, a corrente de dreno é controlada pela aplicação de tensão +ve no terminal da porta.
Uma vez que aplicamos uma tensão +ve no terminal do portão do MOSFET, os portadores de carga minoritários, como elétrons na região do tipo p, serão atraídos devido à ação eletrostática e formarão íons de impureza negativos fixos. Assim, uma região de depleção se formará dentro do canal e, consequentemente, a condutividade do canal será reduzida. Desta forma, a corrente de dreno é controlada pela aplicação de tensão +ve no terminal da porta.
Para ativar este tipo de depleção tipo MOSFET, a tensão da porta deve ser 0V e o valor da corrente de dreno é grande para que o transistor fique na região ativa. Então, mais uma vez para ligar este MOSFET, a tensão +ve é fornecida no terminal da fonte. Portanto, com tensão positiva suficiente e sem tensão aplicada no terminal base, este MOSFET estará em operação máxima e terá uma corrente alta.
Para desativar um MOSFET de esgotamento do canal P, existem duas maneiras de cortar a tensão positiva de polarização, que alimenta o dreno, caso contrário, você pode aplicar uma tensão -ve ao terminal do portão. Uma vez que uma tensão -ve é fornecida ao terminal da porta, a corrente será diminuída. À medida que a tensão da porta se torna mais negativa, a corrente reduz até o corte, então o MOSFET estará na condição 'OFF'. Então, isso impede uma grande fonte de drenar a corrente.
Assim, uma vez que mais uma tensão -ve é fornecida ao terminal de porta deste MOSFET, então este MOSFET conduzirá menos e menos corrente estará lá através do terminal fonte-dreno. Uma vez que a tensão da porta atinge um certo limite de tensão –ve, então ele desliga o transistor. Então, a tensão -ve desliga o transistor.
Características
o características do MOSFET de drenagem são discutidos abaixo.
Características de drenagem do MOSFET de esgotamento do canal N
As características de drenagem do MOSFET de esgotamento do canal n são mostradas abaixo. Essas características são plotadas entre o VDS e o IDSS. Quando continuamos aumentando o valor do VDS, o ID aumentará. Após uma certa tensão, o ID da corrente de dreno se tornará constante. O valor da corrente de saturação para Vgs = 0 é chamado IDSS.
Sempre que a tensão aplicada for negativa, essa tensão no terminal da porta empurrará os portadores de carga como elétrons para o substrato. E também buracos dentro desse substrato tipo p serão atraídos por esses elétrons. Então, devido a essa voltagem, os elétrons dentro do canal serão recombinados com buracos. A taxa de recombinação dependerá da tensão negativa aplicada.
Uma vez que aumentamos essa tensão negativa, a taxa de recombinação também aumentará, o que diminuirá o no. de elétrons disponíveis dentro deste canal e reduzirá o fluxo de corrente de forma eficaz.
quando observamos as características acima, verifica-se que quando o valor de VGS se torna mais negativo, a corrente de dreno diminui. Em uma certa tensão, essa tensão negativa se tornará zero. Essa tensão é conhecida como tensão de pinçamento.
Este MOSFET também funciona para a tensão positiva, portanto, quando aplicamos a tensão positiva no terminal da porta, os elétrons serão atraídos para o canal N. Então o não. de elétrons dentro deste canal aumentará. Assim, o fluxo de corrente dentro deste canal aumentará. Portanto, para o valor positivo de Vgs, o ID será ainda maior que o IDSS.
Características de transferência do MOSFET de esgotamento do canal N
As características de transferência do MOSFET de esgotamento do canal N são mostradas abaixo, que é semelhante ao JFET. Essas características definem a relação principal entre o ID e o VGS para o valor VDS fixo. Para os valores positivos de VGS, também podemos obter o valor de ID.
Então, devido a isso, a curva nas características se estenderá para o lado direito. Sempre que o valor VGS for positivo, o no. de elétrons dentro do canal aumentará. Quando o VGS é positivo, essa região é a região de realce. Da mesma forma, quando o VGS é negativo, essa região é conhecida como região de depleção.
A principal relação entre o ID e Vgs pode ser expressa através de ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. Usando esta expressão, podemos encontrar o valor de ID para o Vgs.
Características de drenagem do MOSFET de esgotamento do canal P
As características de drenagem do MOSFET de esgotamento do canal P são mostradas abaixo. Aqui, a tensão VDS é negativa e a tensão Vgs é positiva. Assim que continuarmos aumentando o Vgs, o Id(drain current) diminuirá. Na tensão de pinçamento, este Id(corrente de dreno) se tornará zero. Quando o VGS for negativo, o valor do ID será ainda maior que o IDSS.
Características de transferência do MOSFET de esgotamento do canal P
As características de transferência do MOSFET de esgotamento do canal P são mostradas abaixo, que é uma imagem espelhada das características de transferência do MOSFET de esgotamento do canal n. Aqui podemos observar que a corrente de dreno aumenta na região VGS positiva do ponto de corte até o IDSS, e então continua a aumentar quando o valor VGS negativo aumenta.
Formulários
As aplicações MOSFET de esgotamento incluem o seguinte.
- Este MOSFET de depleção pode ser usado em circuitos reguladores lineares e fonte de corrente constante como um transistor de passagem .
- Estes são amplamente utilizados em um circuito de alimentação auxiliar de partida.
- Normalmente, esses MOSFETs são ligados quando nenhuma tensão é aplicada, o que significa que eles podem conduzir corrente em condições normais. Assim, isso é usado em circuitos lógicos digitais como resistor de carga.
- Estes são usados para circuitos flyback dentro de CIs PWM.
- Eles são usados em switches de telecomunicações, relés de estado sólido e muito mais.
- Este MOSFET é utilizado em circuitos de varredura de tensão, circuitos de monitoração de corrente, circuitos de driver de matriz de led, etc.
Assim, esta é uma visão geral de um modo de depleção MOSFET - funcionando com aplicativos. Aqui está uma pergunta para você, o que é um MOSFET de modo de aprimoramento?
