Basisbegrip van MOSFET

MOSFET, een afkorting van Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, is een halfgeleiderapparaat met drie aansluitingen dat het elektrische veldeffect gebruikt om de stroomstroom te regelen. Hieronder vindt u een basisoverzicht van MOSFET:

1. Definitie en classificatie

- Definitie: MOSFET is een halfgeleiderapparaat dat het geleidende kanaal tussen de drain en de source bestuurt door de gate-spanning te veranderen. De gate is geïsoleerd van de source en drain door een laag isolatiemateriaal (meestal siliciumdioxide), daarom staat hij ook bekend als een veldeffecttransistor met geïsoleerde gate.

- Classificatie: MOSFET's worden geclassificeerd op basis van het type geleidend kanaal en het effect van de poortspanning:

- N-kanaal en P-kanaal MOSFET's: Afhankelijk van het type geleidend kanaal.

- MOSFET's in de Enhancement-modus en Depletion-modus: gebaseerd op de invloed van de poortspanning op het geleidende kanaal. Daarom worden MOSFET's onderverdeeld in vier typen: N-kanaalverbeteringsmodus, N-kanaaluitputtingsmodus, P-kanaalverbeteringsmodus en P-kanaaluitputtingsmodus.

2. Structuur en werkingsprincipe

- Structuur: Een MOSFET bestaat uit drie basiscomponenten: de gate (G), drain (D) en source (S). Op een licht gedoteerd halfgeleidersubstraat worden door middel van halfgeleiderverwerkingstechnieken hooggedoteerde source- en draingebieden gecreëerd. Deze gebieden worden gescheiden door een isolatielaag, die wordt bedekt door de poortelektrode.

- Werkingsprincipe: als we de MOSFET met N-kanaalverbeteringsmodus als voorbeeld nemen: wanneer de poortspanning nul is, is er geen geleidend kanaal tussen de afvoer en de bron, zodat er geen stroom kan vloeien. Wanneer de poortspanning stijgt tot een bepaalde drempel (ook wel de "inschakelspanning" of "drempelspanning" genoemd), trekt de isolatielaag onder de poort elektronen van het substraat aan om een inversielaag te vormen (dunne laag van het N-type) , waardoor een geleidend kanaal ontstaat. Hierdoor kan er stroom vloeien tussen de drain en de source. De breedte van dit geleidende kanaal, en daarmee de afvoerstroom, wordt bepaald door de grootte van de poortspanning.

3. Belangrijkste kenmerken

- Hoge ingangsimpedantie: Omdat de gate door de isolatielaag is geïsoleerd van de source en drain, is de ingangsimpedantie van een MOSFET extreem hoog, waardoor deze geschikt is voor circuits met hoge impedantie.

- Laag geluidsniveau: MOSFET's genereren relatief weinig ruis tijdens bedrijf, waardoor ze ideaal zijn voor circuits met strenge geluidseisen.

- Goede thermische stabiliteit: MOSFET's hebben een uitstekende thermische stabiliteit en kunnen effectief werken over een breed temperatuurbereik.

- Laag stroomverbruik: MOSFET's verbruiken zeer weinig stroom, zowel in de aan- als uit-stand, waardoor ze geschikt zijn voor circuits met laag vermogen.

- Hoge schakelsnelheid: MOSFET's zijn spanningsgestuurde apparaten en bieden hoge schakelsnelheden, waardoor ze ideaal zijn voor hoogfrequente circuits.

4. Toepassingsgebieden

MOSFET's worden veel gebruikt in verschillende elektronische schakelingen, met name in geïntegreerde schakelingen, vermogenselektronica, communicatieapparatuur en computers. Ze dienen als basiscomponenten in versterkingscircuits, schakelcircuits, spanningsregelcircuits en meer, waardoor functies mogelijk zijn zoals signaalversterking, schakelcontrole en spanningsstabilisatie.

Samenvattend is MOSFET een essentieel halfgeleiderapparaat met een unieke structuur en uitstekende prestatiekenmerken. Het speelt een cruciale rol in elektronische circuits op vele gebieden.