什么是MOSFET？MOSFET的應(yīng)用電路

什么是P溝道MOSFET？

溝道主要由空穴形式的電荷載流子組成的 MOSFET 稱為 p 溝道 MOSFET。一旦該 MOSFET 被激活，大多數(shù)電荷載流子（如空穴）將在整個(gè)溝道中移動(dòng)。該 MOSFET 與 N 溝道 MOSFET 不同，因?yàn)樵?N MOSFET 中，大多數(shù)電荷載流子是電子。增強(qiáng)模式和耗盡模式下的P 溝道 MOSFET 符號(hào)如下所示。

P 溝道 MOSFET 包括一個(gè) P 溝道區(qū)域，該區(qū)域布置在源極 (S) 和漏極 (D) 等兩個(gè)端子之間，而主體是 n 區(qū)域。與 N 溝道 MOSFET 類似，此類 MOSFET 也包括源極、漏極和柵極三個(gè)端子。此處，源極和漏極端子均采用 p 型材料重?fù)诫s，并且該 MOSFET 中使用的襯底類型為 n 型。

P 溝道 MOSFET 中的大多數(shù)電荷載流子是空穴，與 N 溝道 MOSFET 中使用的電子相比，這些電荷載流子的遷移率較低。 p 溝道和 n 溝道 MOSFET 之間的主要區(qū)別在于，在 p 溝道中，需要從 Vgs（柵極端子到源極）施加負(fù)電壓才能激活 MOSFET，而在 n 溝道中，需要正 VGS 電壓。因此，這使得 P 溝道型 MOSFET 成為高側(cè)開關(guān)的完美選擇。

每當(dāng)我們?cè)谠?MOSFET 的柵極端子上施加負(fù) (-) 電壓時(shí)，氧化層下方可用的電荷載流子（如電子）就會(huì)被向下推入襯底中。因此空穴占據(jù)的耗盡區(qū)與施主原子相連。因此，負(fù) (-) 柵極電壓會(huì)將空穴從漏極區(qū)域和 p+ 源極吸引到溝道區(qū)域。

什么是N溝道MOSFET？

一種 MOSFET 溝道由大多數(shù)電荷載流子（如電子）作為電流載流子組成的 MOSFET，稱為 N 溝道 MOSFET。一旦該 MOSFET 導(dǎo)通，大多數(shù)電荷載流子將在整個(gè)通道中移動(dòng)。該 MOSFET 與 P 溝道 MOSFET 形成對(duì)比。

N 溝道 MOSFET 符號(hào)如下所示。該 MOSFET 包括源極、漏極和柵極三個(gè)端子。對(duì)于n溝道MOSFET，箭頭符號(hào)方向?yàn)橄騼?nèi)。因此，箭頭符號(hào)指定通道類型，如 P 通道或 N 通道。

下圖顯示了 基本的 N 溝道 MOSFET 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。 MOSFET 有漏極、柵極和源極三個(gè)連接。門和通道之間不存在直接連接。柵電極是電絕緣的，因此有時(shí)被稱為 IGFET 或 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管 。

該MOSFET包括N-溝道區(qū)，位于源極和漏極端子的中間。它是一個(gè)三端器件，其中端子為 G（柵極）、D（漏極）和 S（源極）。在該晶體管中，源極和漏極是重?fù)诫s的 n+ 區(qū)域，而主體或襯底是 P 型。

該 MOSFET 包括位于源極和漏極端子中間的 N 溝道區(qū)域。它是一個(gè)三端器件，其中端子為 G（柵極）、D（漏極）和 S（源極）。在此 FET 中，源極和漏極為重?fù)诫s n+ 區(qū)域，主體或襯底為 P 型。

在這里，通道是在電子到達(dá)時(shí)創(chuàng)建的。 +ve 電壓還將電子從 n+ 源極和漏極區(qū)域吸引到溝道中。一旦在漏極和源極之間施加電壓，電流就會(huì)在源極和漏極之間自由流動(dòng)，并且柵極處的電壓僅控制溝道內(nèi)的電荷載流子電子。類似地，如果我們?cè)跂艠O端子施加 –ve 電壓，則在氧化層下方會(huì)形成空穴溝道。

什么是MOSFET？

MOSFET，全稱為Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，即金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是一種半導(dǎo)體器件。這種晶體管利用控制輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來控制輸出回路的電流，因此被稱為場(chǎng)效應(yīng)晶體管。MOSFET主要由源極（Source）、柵極（Gate）、漏極（Drain）和主體（Body）四個(gè)端子組成，其中主體通常與源極端子連接，形成三端子器件。

MOSFET 基本上是一種利用場(chǎng)效應(yīng)的晶體管。 MOSFET 代表金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管 ，具有柵極。柵極電壓決定器件的電導(dǎo)率。根據(jù)這個(gè)柵極電壓，我們可以改變電導(dǎo)率，因此我們可以將其用作開關(guān)或放大器，就像我們使用晶體管作為開關(guān)或放大器一樣。

雙極結(jié)型晶體管(BJT) 具有基極、發(fā)射極和集電極，而 MOSFET 則具有柵極、漏極和源極連接。除了引腳配置之外，BJT 需要電流才能工作，MOSFET 需要電壓。

MOSFET 提供非常高的輸入阻抗并且非常容易偏置。因此，對(duì)于線性小型放大器來說，MOSFET 是一個(gè)絕佳的選擇。當(dāng)我們將 MOSFET 偏置在飽和區(qū)（中心固定 Q 點(diǎn)）時(shí)，就會(huì)發(fā)生線性放大。

MOSFET的種類有很多，按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道，按柵極電壓幅值可分為耗盡型和增強(qiáng)型。在功率MOSFET中，N溝道增強(qiáng)型是主要的類型。MOSFET的尺寸非常小，因此既可以作為核心也可以作為集成電路，在單個(gè)芯片中進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。

MOSFET的應(yīng)用電路

1、簡(jiǎn)單的MOSFET開關(guān)電路

下圖顯示了 N 溝道 MOSFET 和 P 溝道 MOSFET 的最簡(jiǎn)單配置。

MOSFET 柵極通過電源電壓快速充電，從而將其打開。但是，如果在打開 MOSFET 后不去管柵極會(huì)怎樣呢？一旦電源從柵極移除，MOSFET 仍保持導(dǎo)通狀態(tài)！

就像普通電容器一樣，柵極會(huì)保留電荷，直到電荷被移除或通過非常小的柵極漏電流泄漏出去，為了消除這些電荷，必須對(duì)柵極進(jìn)行放電。這可以通過將柵極連接回源極端子來完成。但是如果驅(qū)動(dòng)電路使柵極保持浮動(dòng)怎么辦？如果雜散電荷在柵極中積累得足以使柵極電壓超過閾值，則 MOSFET 會(huì)意外導(dǎo)通，這可能會(huì)損壞下游電路。因此，柵極和源極之間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn) 下拉/上拉電阻 ，每當(dāng)柵極電壓被移除時(shí)，該電阻就會(huì)從柵極移除電荷。最好添加一個(gè)上拉/下拉電阻無論驅(qū)動(dòng)器的類型如何，MOSFET 的柵極之間都會(huì)存在這種情況。 10K 很值。

2、MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路

MOSFET 的柵極非常敏感，因?yàn)閷艠O與溝道絕緣的氧化層非常薄。大多數(shù)功率MOSFET的額定柵源電壓僅為±20V！因此，在柵極上安裝齊納二極管是一個(gè)很好的預(yù)防措施

由于柵極電容與引線電感相結(jié)合會(huì)導(dǎo)致開關(guān)時(shí)產(chǎn)生振鈴，可以通過添加與柵極串聯(lián)的小電阻（約 10Ω）來減輕振鈴。最終的 MOSFET 柵極電路如下圖所示。

MOSFET 的柵極通常不會(huì)吸取任何電流（除了小漏電流外），但當(dāng)用于需要快速打開和關(guān)閉的開關(guān)應(yīng)用時(shí)，柵極電容必須快速充電和放電。這需要一些電流，在這些情況下，需要柵極驅(qū)動(dòng)器，其可以采用分立電路、柵極驅(qū)動(dòng) IC或柵極驅(qū)動(dòng)變壓器的形式。