Hva er en MOSFET og hvordan den fungerer?
2025-05-08 40901

MOSFET -er er små deler som brukes i mange elektroniske enheter for å kontrollere strømmen av strøm.De jobber raskt, bruker lite kraft og er bra for å slå ting av eller på.I denne artikkelen lærer du hva en MOSFET er, hvordan den fungerer, hvor den brukes, og hvordan du bruker den i enkle kretsløp.

Katalog

Figur 1. MOSFET -transistor

MOSFET Oversikt

En MOSFET er en spesiell type transistor som brukes til å kontrollere strømmen av strøm i en krets.Den har tre hoveddeler: kilden, avløpet og porten.Elektrisitet strømmer fra kilden til avløpet, og porten fungerer som en bryter for å kontrollere om den strømmen er tillatt eller blokkert.

Figur 2. Mosfet tverrsnittsvisning

Inne i MOSFET er det en liten kanal der denne strømmen skjer, og porten kontrollerer størrelsen på den kanalen ved hjelp av spenning.Porten skilles fra kanalen med et veldig tynt isolasjonslag, så den berører ikke den flytende strømen direkte.

Den indre strukturen inkluderer en p-type base med to n-type regioner for kilden og avløpet, mens porten sitter på toppen av oksydlaget.Når spenningen påføres porten, skaper den en bane mellom kilden og avløpet, slik at strømmen kan passere.MOSFET -er er populære innen elektronikk fordi de er raske, pålitelige og bruker veldig lite kraft.

MOSFET -typer

Noen MOSFET -er holder seg av til spenningen er tilsatt.Andre er allerede på og trenger spenning for å slå av.Det hjelper med å vise den grunnleggende oppførselen til MOSFET du bruker.

Figur 3. Forbedringsmodusdiagram

Forbedringsmodus MOSFETS - er normalt av når ingen spenning påføres porten.For å slå dem på, må du påføre en spenning på porten.Når porten har riktig spenning, lar MOSFET strømmen strømme fra avløpet til kilden.Disse MOSFET -ene fungerer som brytere som holder seg av til du gir dem et signal.De er den vanligste typen og brukes ofte i digitale kretsløp, byttesystemer og logiske porter.Du kan finne forbedring av MOSFET-er i både n-kanal- og p-kanal-typer.

Utarmingsmodus MOSFETS - er det motsatte, de er normalt på når det ikke er noen portspenning.Hvis du vil stoppe strømstrømmen, må du bruke en spenning på porten for å slå dem av.Disse MOSFET -ene fungerer som brytere som starter på som standard og bare slår seg av når de blir fortalt til det.De er ikke så vanlige som forbedringstyper, men brukes i noen analoge kretsløp, spesielle kontrollsystemer og signalveier som trenger en normalt atferd.Depletion-modus MOSFETS kommer også i både n-kanal- og p-kanalsversjoner.

MOSFET -applikasjoner

MOSFET -er brukes i mange elektroniske enheter fordi de kan kontrollere strøm raskt og med lite kraft.De hjelper forskjellige deler av et kretsarbeid jevnt, noe som gjør dem nyttige i hverdagens dingser, kjøretøyer og kraftsystemer.Nedenfor er de vanlige applikasjonene til MOSFETS:

• Brukes som brytere for å slå deler av en krets av eller på.

• Funnet i strømforsyning og ladere for å kontrollere strømmen av strøm.

• Brukes i datamaskiner og telefoner, innvendige chips og prosessorer.

• Hjelper lydsystemer med å gjøre lyd høyere og tydeligere.

• Brukes i biler for å kontrollere lys, motorer og batterilading.

• Funnet i TV -er, solcellepaneler og annen hjemmeelektronikk.

• Bra for både små og store signaler, så de fungerer på mange enheter.

MOSFET -koblingsatferd

En MOSFET brukes som en bryter i kretsløp, med to hovedtilstander: av og på.I det ideelle tilfellet, når MOSFET er på, bør den tillate strømmen å passere uten spenningsfall.Når det er av, skal den stoppe strømstrømmen helt, uten lekkasjestrøm og uendelig motstand.Det bør også endres mellom og på stater øyeblikkelig uten forsinkelse.

I praktisk bruk oppfører MOSFET seg ikke akkurat som det ideelle tilfellet.Når den er slått på, har den en viss motstand, noe som forårsaker et lite spenningsfall.Når det er slått av, er det fortsatt en liten mengde lekkasjestrøm fordi motstanden ikke er uendelig.Den kan heller ikke veksle mellom og på øyeblikkelig - det er en grense for hvor raskt den kan fungere.Disse praktiske begrensningene forårsaker noe strømtap under drift, inkludert under bytteprosessen.

Praktisk kretseksempel: MOSFET som bryter

Figur 4. MOSFET som en bryter

En vanlig måte å bruke en MOSFET er som en elektronisk bryter for å kontrollere enheter som lysdioder, motorer eller lamper.For eksempel kan en N-kanals forbedringsmodus MOSFET brukes til å slå en lampe av og på.I dette oppsettet er avløpet koblet til den ene siden av lampen, kilden går til bakken, og porten er koblet til et kontrollsignal gjennom en motstand.Når ingen spenning påføres porten, er MOSFET av og lampen holder seg av.Når en positiv spenning påføres porten (vanligvis 5V eller mer, avhengig av MOSFET -typen), slås MOSFET på, slik at strømmen kan strømme fra lampen gjennom MOSFET til bakken - så lampen lyser opp.

Dette oppsettet kalles bytting på lav side fordi MOSFET er plassert mellom belastningen (lampen) og bakken.Det er enkelt, fungerer bra med N-kanals MOSFET-er, og brukes ofte i grunnleggende koblingskretser.

High-side vs. byttekonfigurasjoner med lav side

Figur 5. Bytte på høy side og lav side med BJT-er og MOSFET-er

Når du bruker en MOSFET som en bryter, betyr posisjonen til MOSFET i kretsen.Dette gir oss to vanlige oppsett: bytting på lav side og bytter på høy side.Hver har sitt eget bruk avhengig av hvordan du vil kontrollere strømmen.

Ved bytting på lav side plasseres MOSFET mellom belastningen og bakken.Kilden er koblet til bakken, og avløpet er koblet til den negative siden av belastningen.Når du påfører en positiv spenning på porten, slås MOSFET på og fullfører kretsen til bakken, slik at strømmen kan strømme gjennom belastningen.

Ved bytting på høy side plasseres MOSFET mellom strømforsyningen og belastningen.Avløpet er koblet til strømforsyningen, og kilden er koblet til den positive siden av belastningen.For å slå på MOSFET, må porten være med en høyere spenning enn kilden, noe som kan kreve en portdriverkrets, spesielt med N-kanals MOSFET-er.

Konfigurasjon	Mosfet -stilling	Best med	Portspenning nødvendig	Fordeler	Ulemper
Lavside Bytte	Mellom belastning og malt	N-kanal Mosfet	Enkel (5V - 10V vanligvis)	Lett å bruk, ingen sjåfør trengs	Laste alltid koblet til strøm
Høytid Bytte	Mellom kraft og belastning	P-kanal eller n + driver	Høyere enn belastningsspenning	Koble fra Last fra strøm helt	Behov Spesiell portdrev i de fleste tilfeller

MOSFET -driftsmodus og regioner

En MOSFET fungerer på forskjellige måter avhengig av spenningene ved terminalene-spesielt gate-til-kildespenningen (VGS) og avløps-til-kildespenning (VDS).Denne atferden er gruppert i tre hovedmodus eller regioner.Hver og en viser hvordan MOSFET kontrollerer strøm i forskjellige situasjoner.

Avskjæringsregion (AV) - I denne regionen er MOSFET slått av.Dette skjer når gate-til-kildespenningen (VGS) er lavere enn terskelspenningen (VTH).Ingen kanal dannes inne i MOSFET, slik at strømmen ikke kan strømme fra avløpet til kilden.MOSFET fungerer som en åpen bryter i denne tilstanden.Denne modusen brukes når du vil blokkere strømmen fullstendig.

Triode Region (lineær modus) - I triodeområdet slås MOSFET på, men oppfører seg som en variabel motstand.Strømmen strømmer fra avløpet til kilden, og strømmengden avhenger av både VG og VDS.Denne modusen brukes i analoge applikasjoner der det er behov for jevn kontroll av strøm, for eksempel dimmere eller volumkontroller.Det kalles "lineær" modus fordi MOSFET kan kontrollere hvor mye strøm som strømmer.

Metningsregion (aktiv modus) - I denne regionen er MOSFET fullt ut.Portspenningen er høy nok til at en sterk kanal kan dannes, og strømmen strømmer jevnt fra avløp til kilde.I denne modusen avhenger strømmen mest av VGS og ikke mye på VDS.MOSFET fungerer som en lukket bryter.Denne regionen er nyttig for forsterkere og hurtigbyttekretser der det er nødvendig med stabil strøm.

Konklusjon

MOSFET -er er enkle i struktur, men kraftig i funksjon.De spiller en stor rolle i å bytte, forsterke og håndtere signaler i alle slags kretsløp.Fra å forstå sine typer og arbeidsregioner til å bruke dem i faktiske byttesett, har denne artikkelen vist hvor allsidige og nyttige MOSFET -er virkelig er.