O que é o MOSFET do canal P: Funcionamento e suas aplicações

O que é o MOSFET do canal P: Funcionamento e suas aplicações

MOSFET é um dispositivo de três terminais, controlado por tensão, de alta impedância de entrada e unipolar que são componentes essenciais em diferentes circuitos eletrônicos. Geralmente, esses dispositivos são classificados em dois tipos de aprimoramento Mosfet & esgotamento Mosfet com base em se eles têm canais em sua condição padrão ou não correspondentemente. Novamente, os MOSFETs de aprimoramento são classificados em aprimoramento de canal p e MOSFETs de aprimoramento e depleção de canal n são classificados em depleção de canal p e MOSFET de depleção de canal n. Portanto, este artigo discute um dos tipos de MOSFETs como MOSFET do canal P .




O que é MOSFET de canal P?

Um tipo de MOSFET em que o canal é composto com a maioria dos portadores de carga como buracos é conhecido como MOSFET de canal p. Uma vez que este MOSFET é ativado, a maioria dos portadores de carga, como buracos, se moverá pelo canal. Este MOSFET contrasta com o MOSFET do canal N porque no MOSFET N a maioria dos portadores de carga são elétrons. o Símbolos MOSFET do canal P no modo de aprimoramento e no modo de depleção são mostrados abaixo.

  Símbolos de Mosfet do Canal P
Símbolos de Mosfet do Canal P

O MOSFET de canal P inclui uma região de canal P que está disposta entre os dois terminais como fonte (S) e dreno (D) e o corpo é região n. Semelhante ao MOSFET do canal N, este tipo de MOSFET também inclui três terminais como fonte, dreno e porta. Aqui, os terminais de fonte e dreno são fortemente dopados com materiais do tipo p e o tipo de substrato usado neste MOSFET é do tipo n.





Trabalhando

A maioria dos portadores de carga nos MOSFETs de canal P são buracos onde esses portadores de carga têm baixa mobilidade em comparação com o elétron utilizado nos MOSFETs de canal N. A principal diferença entre o canal p e o canal n MOSFET é que, no canal p, é necessária uma tensão negativa do Vgs (terminal da porta para a fonte) para ativar o MOSFET, enquanto no canal n é necessária uma tensão VGS positiva. Portanto, isso torna o MOSFET do tipo P-Channel uma opção perfeita para switches high-side.

Sempre que damos a tensão negativa (-) no terminal do portão deste MOSFET, os portadores de carga disponíveis abaixo da camada de óxido, como elétrons, são empurrados para baixo no substrato. Assim, a região de depleção ocupada pelos buracos está conectada com os átomos doadores. Assim, a tensão de porta negativa (-) atrairá buracos da região de dreno e fonte p+ para a região do canal.



Consulte este link para saber mais sobre MOSFET como switch

Tipos de MOSFET de canal P

Existem dois tipos de MOSFETs de canal p disponíveis MOSFET de aprimoramento de canal P e MOSFET de depleção de canal P.

MOSFET de aprimoramento de canal P

O MOSFET de aprimoramento de canal p é simplesmente projetado com um substrato n levemente dopado. Aqui, dois materiais do tipo p com fortemente dopados são separados pelo comprimento do canal como 'L'. A fina camada de dióxido de silício é depositada no substrato que normalmente é chamado de camada dielétrica.

Neste MOSFET, os dois materiais do tipo P formam a fonte (S) e o dreno (D) e o alumínio é usado como revestimento no dielétrico para formar o terminal da porta (G). Aqui, a fonte do MOSFET e o corpo são simplesmente conectados ao GND.

  MOSFET de aprimoramento de canal P
MOSFET de aprimoramento de canal P

Quando uma tensão negativa é aplicada ao terminal da porta (G), então a concentração +ve das cargas será estabelecida sob a camada dielétrica devido ao efeito da capacitância. Os elétrons disponíveis no substrato n devido às forças repulsivas serão movidos.

Quando uma tensão negativa é aplicada no terminal de dreno, a tensão negativa dentro da região de dreno diminui a diferença de tensão entre a porta e o dreno, assim, a largura do canal condutor diminui em direção à região de dreno e a corrente é fornecida da fonte para o dreno.

O canal formado dentro do MOSFET oferece resistência ao fluxo de corrente da fonte para o dreno. Aqui, a resistência do canal depende principalmente da vista lateral do canal e novamente a seção transversal deste canal depende da tensão negativa aplicada no terminal da porta. Assim, o fluxo de corrente da fonte para o dreno pode ser controlado através da tensão aplicada no terminal da porta, de modo que o MOSFET é conhecido como um dispositivo controlado por tensão. Quando a concentração de buracos forma o canal e o fluxo de corrente ao longo do canal é melhorado devido a um aumento na tensão de porta negativa, então isso é conhecido como P – Channel Enhancement MOSFET.

MOSFET de depleção do canal P

A construção do MOSFET de depleção de canal p é revertida para MOSFET de depleção de canal n. O canal neste MOSFET é pré-construído por causa das impurezas do tipo p disponíveis nele. Uma vez que a tensão negativa (-) é aplicada no terminal da porta, os portadores de carga minoritários, como elétrons no tipo n, são atraídos para o canal do tipo p. Nesta condição, uma vez que um dreno é polarizado inversamente, o dispositivo começa a conduzir, embora, quando a tensão negativa dentro do dreno é aumentada, isso resulta na formação da camada de depleção.

  P MOSFET de esgotamento do canal
P MOSFET de esgotamento do canal

Esta região depende principalmente da concentração da camada formada por causa dos buracos. A largura da região da camada de depleção afetará o valor de condutividade do canal. Assim, por variações dos valores de tensão da região, o fluxo de corrente é controlado. Por fim, a porta e o dreno permanecerão na polaridade negativa enquanto a fonte permanecer no valor '0'.

Como você usa o P-Channel Mosfet?

O circuito complementar do interruptor MOSFET para controlar o motor é mostrado abaixo. Este circuito de comutação usa dois MOSFETs como o canal P e o canal N para controlar o motor em ambas as direções. Neste circuito, esses dois MOSFETs são simplesmente conectados para gerar uma chave bidirecional usando uma alimentação dupla através do motor conectado entre o dreno comum e a referência GND.

  MOSFET complementar como um switch
MOSFET complementar como um switch

Uma vez que a tensão de entrada é BAIXA, o MOSFET do canal P conectado no circuito será ligado e o MOSFET do canal N será desligado porque sua junção de porta para fonte é polarizada negativamente, como resultado, o motor no circuito gira em uma direção. Aqui, o motor é operado usando o trilho de alimentação +VDD.
Da mesma forma, quando a entrada é HIGH, então o MOSFET do canal N liga e o dispositivo do canal P desliga porque sua junção de porta para fonte é polarizada positivamente. Agora o motor gira no sentido inverso porque a tensão do terminal do motor foi invertida quando ele é alimentado através do trilho de alimentação -VDD.

Depois disso, para a direção de avanço do motor, o MOSFET do tipo canal P é utilizado para comutar a alimentação +ve para o motor enquanto, para a direção reversa, o MOSFET do canal N é utilizado para comutar a alimentação -ve para o motor.

  • Aqui, quando ambos os MOSFETs estão desligados, o motor para de funcionar.
  • Quando o MOSFET1 está LIGADO, o MOSFET2 está DESLIGADO, então o motor funciona na direção de avanço.
  • Quando o MOSFET1 está DESLIGADO, o MOSFET2 está LIGADO, então o motor funciona na direção reversa.

Como você testa o MOSFET do canal P?

O teste do MOSFET do canal p pode ser feito usando um multímetro digital seguindo as etapas a seguir.

  • Primeiro, você precisa definir o multímetro para a faixa de diodo
  • Coloque o MOSFET em qualquer mesa de madeira com o lado impresso voltado para você.
  • Ao usar a ponta de prova de um multímetro digital, faça um curto nos terminais de dreno e porta do MOSFET, isso primeiro permitirá que a capacitância interna do dispositivo descarregue, por isso é muito necessário para o processo de teste do MOSFET.
  • Agora coloque a ponta de prova de cor vermelha do multímetro no terminal de origem e a ponta de prova preta no terminal de drenagem.
  • Você obterá uma leitura de circuito aberto no visor do multímetro.
  • Depois disso, sem trocar a sonda de cor VERMELHA do terminal de fonte do MOSFET, retire a sonda de cor preta do terminal de drenagem e coloque-a no terminal do portão do MOSFET por alguns segundos e coloque-a de volta no terminal de drenagem do MOSFET.
  • Neste momento, o multímetro mostrará um valor baixo ou valor de continuidade no visor do multímetro.
  • É isso, isso verificará se o seu MOSFET está bem e sem problemas. Qualquer outro tipo de leitura especificará um MOSFET defeituoso.

Modos de falha do MOSFET do canal P

A falha do MOSFET ocorre frequentemente por razões aparentemente inexplicáveis, mesmo com o bom design, os melhores componentes e um novo motor. Geralmente, os MOSFETs são muito robustos - no entanto, eles podem falhar muito rapidamente devido a classificações excedidas. Aqui vamos explicar alguns dos principais modos de falha do MOSFET e como evitá-los.

É muito difícil descobrir as falhas que ocorreram dentro do MOSFET porque não sabemos exatamente o que aconteceu para causar as falhas. Aqui listamos alguns modos de falha que ocorreram no MOSFET como o seguinte.

  • Sempre que a alta corrente for fornecida ao longo do MOSFET, ele aquecerá. O dissipador de calor ruim também pode danificar o MOSFET de temperaturas extremas.
  • Bateria com defeito.
  • Falha de avalanche.
  • falha dV/dt.
  • Motor bloqueado ou emperrado.
  • Aceleração ou desaceleração rápida.
  • Excesso de dissipação de energia.
  • Excesso de corrente
  • Carga com curto-circuito
  • Objetos estranhos.

Características

o Característica MOSFET do canal P s são discutidos abaixo.

  • Esses MOSFETs são dispositivos controlados por tensão.
  • Esses dispositivos têm valores de impedância de entrada altos.
  • No canal P, a condutividade do canal é devida à polaridade negativa no terminal da porta.
    Em comparação com o canal n, as características do Mosfet do canal p são semelhantes, mas a única diferença são as polaridades porque os valores dos substratos não são os mesmos aqui.

Vantagens

o vantagens do canal P MOSFET inclui o seguinte.

  • Este projeto MOSFET é muito simples, por isso é aplicável onde o espaço é restrito, como unidades de baixa tensão e aplicações POLs não isoladas.
  • Este é o método simplificado de acionamento do portão dentro do local de comutação do lado alto e reduz frequentemente o custo total
  • A eficiência fornecida pelos MOSFETs é maior quando operando em baixas tensões.
  • Em comparação com os JFETs, os MOSFETs têm alta impedância de entrada.
  • Eles têm alta resistência ao dreno devido à menor resistência do canal.
  • Estes são muito simples de fabricar.
  • Ele suporta operação de alta velocidade em comparação com JFETs.

o desvantagens do canal P MOSFET inclui o seguinte.

  • A fina camada de óxido do MOSFET o tornará vulnerável a danos quando induzido por cargas eletrostáticas.
  • Estes não são estáveis ​​quando altas tensões são usadas.

Assim, esta é uma visão geral do canal p MOSFET - funcionando , tipos e suas aplicações. Aqui está uma pergunta para você, o que é n canal MOSFET?