Hiểu nguyên lý làm việc của MOSFET và ứng dụng linh kiện điện tử hiệu quả hơn

Hiểu nguyên tắc hoạt động của MOSFET (Transitor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại) là rất quan trọng để sử dụng hiệu quả các linh kiện điện tử hiệu suất cao này. MOSFET là thành phần không thể thiếu trong các thiết bị điện tử và việc hiểu rõ về chúng là điều cần thiết đối với các nhà sản xuất.

Trong thực tế, có những nhà sản xuất có thể không đánh giá đầy đủ các chức năng cụ thể của MOSFET trong quá trình ứng dụng. Tuy nhiên, bằng cách nắm bắt nguyên lý hoạt động của MOSFET trong các thiết bị điện tử và vai trò tương ứng của chúng, người ta có thể lựa chọn một cách chiến lược MOSFET phù hợp nhất, có tính đến các đặc tính độc đáo của nó và đặc điểm cụ thể của sản phẩm. Phương pháp này nâng cao hiệu suất của sản phẩm, tăng cường khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

MOSFET gói WINSOK SOT-23-3

Nguyên tắc làm việc MOSFET

Khi điện áp nguồn cổng (VGS) của MOSFET bằng 0, ngay cả khi áp dụng điện áp nguồn thoát (VDS), luôn có một điểm nối PN phân cực ngược, dẫn đến không có kênh dẫn điện (và không có dòng điện) giữa cống và nguồn của MOSFET. Ở trạng thái này, dòng thoát (ID) của MOSFET bằng 0. Đặt một điện áp dương giữa cổng và nguồn (VGS > 0) tạo ra một điện trường trong lớp cách điện SiO2 giữa cổng của MOSFET và đế silicon, hướng từ cổng về phía đế silicon loại P. Vì lớp oxit cách điện nên điện áp đặt vào cổng VGS không thể tạo ra dòng điện trong MOSFET. Thay vào đó, nó tạo thành một tụ điện trên lớp oxit.

Khi VGS tăng dần, tụ điện tích điện, tạo ra điện trường. Bị thu hút bởi điện áp dương ở cổng, nhiều electron tích tụ ở phía bên kia của tụ điện, tạo thành kênh dẫn điện loại N từ cực máng đến nguồn trong MOSFET. Khi VGS vượt quá điện áp ngưỡng VT (thường khoảng 2V), kênh N của MOSFET sẽ dẫn điện, bắt đầu dòng điện thoát ID. Điện áp nguồn cổng tại đó kênh bắt đầu hình thành được gọi là điện áp ngưỡng VT. Bằng cách kiểm soát cường độ của VGS và do đó là điện trường, kích thước của dòng điện thoát ID trong MOSFET có thể được điều chỉnh.

MOSFET gói WINSOK DFN5x6-8

Ứng dụng MOSFET

MOSFET nổi tiếng với đặc tính chuyển mạch tuyệt vời, dẫn đến ứng dụng rộng rãi của nó trong các mạch yêu cầu chuyển mạch điện tử, chẳng hạn như nguồn điện ở chế độ chuyển mạch. Trong các ứng dụng điện áp thấp sử dụng nguồn điện 5V, việc sử dụng các cấu trúc truyền thống dẫn đến sụt áp trên cực phát của bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (khoảng 0,7V), chỉ để lại 4,3V cho điện áp cuối cùng đặt vào cổng của MOSFET. Trong những tình huống như vậy, việc chọn MOSFET có điện áp cổng danh định là 4,5V sẽ gây ra một số rủi ro nhất định. Thách thức này cũng thể hiện trong các ứng dụng liên quan đến nguồn điện 3V hoặc các nguồn điện áp thấp khác.