N канален MOSFET: схема, работа, разлики и нейните приложения

MOSFET е вид транзистор и се нарича още IGFET (транзистор с полеви ефекти с изолиран затвор) или MIFET (транзистор с полеви ефекти с метален изолатор). В MOSFET , каналът и портата са разделени чрез тънък слой SiO2 и те образуват капацитет, който се променя с напрежението на портата. И така, MOSFET работи като MOS кондензатор, който се управлява през входния гейт към източник на напрежение. По този начин MOSFET може да се използва и като кондензатор с контролирано напрежение. Структурата на MOSFET е подобна на MOS кондензатора, тъй като силиконовата основа в този кондензатор е p-тип.

Те се класифицират в четири типа усилване на p канала, усилване на n канала, изчерпване на p канала и изчерпване на n канала. Тази статия обсъжда един от видовете MOSFET като N канал MOSFET – работа с приложения.

Какво е N Channel MOSFET?

Тип MOSFET, в който MOSFET каналът е съставен от по-голямата част от носители на заряд като носители на ток като електрони, е известен като N канал MOSFET. След като този MOSFET е включен, тогава по-голямата част от носителите на заряд ще се движат по целия канал. Този MOSFET е контраст на P-Channel MOSFET.

Този MOSFET включва N-каналната област, която се намира в средата на изходните и източващите терминали. Това е устройство с три терминала, където терминалите са G (портал), D (източване) и S (източник). В този транзистор източникът и дренажът са силно легирани n+ области и тялото или субстратът са от P-тип.

Работещ

Този MOSFET включва N-канален участък, който е разположен в средата на изходните и източващите терминали. Това е устройство с три терминала, където терминалите са G (портал), D (източване) и S (източник). В този FET източникът и изтичането са силно легирани n+ региони и тялото или субстратът е от P-тип.

Тук каналът се създава при пристигането на електрони. Напрежението +ve също така привлича електрони както от n+ източника, така и от областите на източване в канала. След като се приложи напрежение между изтичането и източниците, тогава токът свободно протича между източника и изтичането и напрежението на портата просто контролира електроните на носителите на заряд в канала. По същия начин, ако приложим -ve напрежение към клемата на портата, тогава под оксидния слой се образува канал с дупка.

N канал MOSFET символ

N каналният MOSFET символ е показан по-долу. Този MOSFET включва три терминала като източник, изтичане и порта. За n-канален MOSFET посоката на символа на стрелката е навътре. И така, символът със стрелка указва типа канал като P-канал или N-канал.

N канал MOSFET верига

The електрическа схема за управление на безчетков вентилатор за постоянен ток с помощта на N канал MOSFET и Arduino Uno rev3 е показано по-долу. Тази схема може да бъде изградена с платка Arduino Uno rev3, n-канален MOSFET, безчетков вентилатор за постоянен ток и свързващи проводници.

MOSFET, използван в тази схема, е 2N7000 N-канален MOSFET и е от подобрен тип, така че трябва да настроим изходния щифт на Arduino на високо ниво, за да осигурим захранване на вентилатора.

Връзките на тази верига следват като;

• Свържете щифта източник на MOSFET към GND
• Щифтът на портата на MOSFET е свързан към щифт 2 на Arduino.
• Дренажният щифт на MOSFET към черния цветен проводник на вентилатора.
• Червеният проводник на безчетковия вентилатор за постоянен ток е свързан към положителната шина на макетната платка.
• Трябва да се даде допълнителна връзка от щифта Arduino 5V към положителната шина на макетната платка.

Обикновено MOSFET се използва за превключване и усилване на сигнали. В този пример този MOSFET се използва като превключвател, който включва три терминала като порта, източник и източване. n-каналният MOSFET е един вид устройство с управление на напрежението и тези MOSFET се предлагат в два типа MOSFET за подобряване и MOSFET за изчерпване.

Като цяло, усъвършенстваният MOSFET е изключен, след като Vgs (напрежение порта-източник) е 0 V, поради което трябва да се осигури напрежение към клемата на портата, така че токът да тече през канала дрейн-източник. Като има предвид, че MOSFET с изчерпване обикновено се включва, след като Vgs (напрежението на порта-източник) е 0 V, така че токът да тече през целия дрейн към канала на източника, докато на клемата на портата се даде напрежение +ve.

Код

void setup() {
// поставете вашия код за настройка тук, за да стартирате веднъж:
pinMode(2, ИЗХОД);

}

void loop() {
// поставете основния си код тук, за да се изпълнява многократно:
digitalWrite(2, ВИСОКО);
забавяне (5000);
digitalWrite(2, LOW);
забавяне (5000);
}

По този начин, когато захранването от 5v се подаде към гейт терминала на MOSFET, безчетковият вентилатор за постоянен ток ще бъде включен. По същия начин, когато 0v се подаде към клемата на портата на MOSFET, тогава вентилаторът ще бъде изключен.

Видове N канал MOSFET

N-каналният MOSFET е устройство с контролирано напрежение, което се класифицира в два типа тип подобрение и тип изчерпване.

N MOSFET за подобряване на канала

Канален MOSFET от тип N за подобрение обикновено е изключен, след като напрежението от портата към източника е нула волта, поради което трябва да се осигури напрежение към клемата на портата, така че токът да се подава през целия канал за източване-източник.

Работата на n канален MOSFET с подобрение е същата като подобрения p канален MOSFET с изключение на конструкцията и работата. В този тип MOSFET, p-тип субстрат, който е леко легиран, може да формира тялото на устройството. Регионите на източника и дренажа са силно легирани с примеси от n-тип.

Тук източникът и тялото обикновено са свързани към заземяващата клема. След като приложим положително напрежение към терминала на портата, тогава малцинствените носители на заряд на p-тип субстрат ще се привличат към терминала на портата поради положителността на портата и еквивалентен капацитивен ефект.

Основните носители на заряд като електрони и малцинствените носители на заряд от p-тип субстрат ще бъдат привлечени към терминала на портата, така че да образува отрицателен непокрит йонен слой под диелектричния слой чрез рекомбиниране на електрони с дупки.

Ако увеличаваме непрекъснато положителното напрежение на затвора, процесът на рекомбинация ще се насити след нивото на праговото напрежение, тогава носители на заряд като електрони ще започнат да се натрупват на мястото, за да образуват проводящ канал за свободни електрони. Тези свободни електрони също ще дойдат от силно легирания източник и ще източат областта от n-тип.

Ако приложим +ve напрежение към дренажната клема, тогава потокът от ток ще бъде там през целия канал. Така че съпротивлението на канала ще зависи от свободните носители на заряд като електрони в канала и отново тези електрони ще зависят от потенциала на вратата на устройството в канала. Когато концентрацията на свободни електрони формира канала и потокът от ток през канала ще се засили поради увеличаването на напрежението на затвора.

N MOSFET с изчерпване на канала

Обикновено този MOSFET се активира винаги, когато напрежението на вратата към източника е 0 V, следователно токът се подава от канала за изтичане към канала на източника, докато се приложи положително напрежение към клемата на вратата (G). Работата на MOSFET с изчерпване на N канала е различна в сравнение с MOSFET с подобрение на n канала. В този MOSFET използваният субстрат е p-тип полупроводник.

В този MOSFET както източникът, така и дрейнът са силно легирани n-тип полупроводници. Пропастта между областите на източника и дренажа се разпространява през примеси от n-тип.

След като приложим потенциална разлика между клемите източник и дренаж, токът протича през цялата n област на субстрата. Когато прилагаме -ve напрежение към терминала на вратата, тогава носителите на заряд като електрони ще бъдат отменени и изместени надолу в n-областта точно под диелектричния слой от силициев диоксид.

Следователно ще има слоеве с положителни непокрити йони под диелектричния слой SiO2. Така че по този начин в канала ще настъпи изчерпване на носители на заряд. По този начин общата проводимост на канала ще намалее.

В това състояние, когато същото напрежение се приложи към дренажната клема, тогава токът в дренажа ще намалее. Тук забелязахме, че изтичащият ток може да се контролира чрез промяна на изчерпването на носителите на заряд в канала, така че е известно като изчерпване на MOSFET.

Тук портата е с потенциал -ve, изтичането е с потенциал +ve, а източникът е с потенциал „0“. В резултат на това разликата в напрежението е по-голяма между дренажа и портата, отколкото източника към портата, следователно ширината на слоя на изчерпване е по-голяма към дренажа, отколкото към източника.

Разлика между N Channel MOSFET и P Channel MOSFET

Разликата между n канален и p канален MOSFET включва следното.

Как да тествате N канал MOSFET

Стъпките, включени в тестването на N канал MOSFET, са обсъдени по-долу.

• За тестване на n-канален MOSFET се използва аналогов мултиметър. За целта трябва да поставим копчето в диапазона 10K.
• За да тествате този MOSFET, първо поставете черната сонда върху дренажния щифт на MOSFET и червената сонда върху щифта на затвора, за да разредите вътрешния капацитет в MOSFET.
• След това преместете червената цветна сонда към изходния щифт, докато черната сонда все още е върху дренажния щифт
• Използвайте десния пръст, за да докоснете щифтовете на вратата и дренажа, така че да видим, че показалецът на аналоговия мултицет ще се обърне настрани към централния диапазон на скалата на измервателния уред.
• Махнете червената сонда на мултицета и също десния пръст от изходния щифт на MOSFET, след което отново поставете пръста върху червената сонда и изходния щифт, показалецът все още ще остане в центъра на скалата на мултицета.
• За да го разредим, трябва да премахнем червената сонда и само еднократно докосване на щифта на портата. Накрая, това отново ще разреди вътрешния капацитет.
• Сега трябва отново да използвате червена сонда, за да докоснете щифта на източника, след което показалецът на мултиметъра изобщо няма да се отклони, тъй като преди това сте го разредили, като просто докоснете щифта на портата.

Характеристики

N каналният MOSFET има две характеристики като характеристики на източване и характеристики на трансфер.

Характеристики на дренажа

Характеристиките на дренажа на N-канален MOSFET включват следното.

• Характеристиките на оттичане на n-каналния MOSFET са начертани между изходния ток и VDS, което е известно като VDS на напрежението от изтичане към източник.
• Както можем да видим на диаграмата, за различни Vgs стойности, ние начертаваме текущите стойности. Така че можем да видим различни графики на изтичащия ток в диаграмата, като най-ниската Vgs стойност, максималните Vgs стойности и т.н.
• В горните характеристики токът ще остане постоянен след известно напрежение на източване. Следователно, за да работи MOSFET, е необходимо минимално напрежение за източване към източник.
• Така че, когато увеличим „Vgs“, тогава ширината на канала ще се увеличи и което води до повече ID (ток на изтичане).

Трансферни характеристики

Трансферните характеристики на N-канален MOSFET включват следното.

• Характеристиките на прехвърляне са известни също като крива на транспроводимост, която се начертава между входното напрежение (Vgs) и изходния ток (ID).
• Първоначално, когато няма порта към източник на напрежение (Vgs), тогава ще тече много по-малко ток, както при микро ампера.
• След като напрежението на вратата към източника е положително, изтичащият ток постепенно се увеличава.
• След това има бързо увеличение на тока на изтичане, еквивалентно на увеличаване на vgs.
• Изтичащият ток може да бъде постигнат чрез Id= K (Vgsq- Vtn)^2.

Приложения

The приложения на n канал mosfe t включват следното.

• Тези MOSFET често се използват в приложения за устройства с ниско напрежение, като пълен мост и B6-мост, използвайки двигателя и източник на постоянен ток.
• Тези MOSFET са полезни при превключване на отрицателното захранване за двигателя в обратна посока.
• n-канален MOSFET работи в области на насищане и прекъсване. тогава той действа като превключваща верига.
• Тези MOSFET се използват за включване/изключване на LAMP или LED.
• Те са предпочитани при приложения с голям ток.

По този начин, това е всичко за общ преглед на n канал MOSFET – работи с приложения. Ето един въпрос към вас, какво е p канал MOSFET?