על עקרון העבודה של כוח MOSFET

על עקרון העבודה של כוח MOSFET

זמן פרסום: 17 במאי 2024

ישנן וריאציות רבות של סמלי מעגלים הנפוצים עבור MOSFETs. העיצוב הנפוץ ביותר הוא קו ישר המייצג את התעלה, שני קווים מאונכים לתעלה המייצגים את המקור והניקוז, וקו קצר יותר מקביל לתעלה בצד שמאל המייצג את השער. לפעמים הקו הישר המייצג את הערוץ מוחלף גם בקו שבור כדי להבחין בין מצבי שיפורמוספת או MOSFET מצב דלדול, המחולק גם ל-MOSFET N-channel ו-P-channel MOSFET שני סוגים של סמלי מעגל כפי שמוצג באיור (כיוון החץ שונה).

סמלי מעגל MOSFET N-Channel
סמלי מעגל MOSFET של ערוץ P

MOSFETs כוח פועלים בשתי דרכים עיקריות:

(1) כאשר מתווסף מתח חיובי ל-D ו-S (ניקוז חיובי, מקור שלילי) ו-UGS=0, צומת ה-PN באזור הגוף P ובאזור הניקוז N מוטה הפוך, ואין זרם שעובר בין D ו-S. אם מתווסף מתח חיובי UGS בין G ל-S, שום זרם שער לא יזרום כי השער מבודד, אבל מתח חיובי בשער ידחוף את החורים מאזור P שמתחתיו, ואלקטרוני נושאי המיעוט יימשכו אל פני השטח של אזור P כאשר ה-UGS גדול ממתח מסוים UT, ריכוז האלקטרונים על פני אזור ה-P מתחת לשער יעלה על ריכוז החור, ובכך יהפוך את המוליך למחצה מסוג P מוליכים למחצה מסוג N שכבת אנטי-תבנית; שכבת אנטי-תבנית זו יוצרת תעלה מסוג N בין המקור לניקוז, כך שצומת ה-PN נעלם, המקור והניקוז מוליכים, ומזהה זרם ניקוז זורם דרך הניקוז. UT נקרא מתח הדלקה או מתח הסף, וככל ש-UGS חורג מ-UT, יכולת המוליכה מוליכה יותר, וה-ID גדול יותר. ככל שה-UGS גדול יותר מ-UT, כך המוליכות חזקה יותר, ה-ID גדול יותר.

(2) כאשר D, S בתוספת מתח שלילי (מקור חיובי, ניקוז שלילי), צומת ה-PN מוטה קדימה, שווה ערך לדיודה הפוכה פנימית (אין לה מאפייני תגובה מהירה), כלומר,MOSFET אין לו יכולת חסימה הפוכה, ניתן להתייחס אליו כמרכיבי הולכה הפוכה.

    לפי הMOSFET עקרון הפעולה ניתן לראות, הולכה שלו רק נושאי קוטביות אחת המעורבים במוליך, כך ידוע גם כטרנזיסטור חד קוטבי. כונן MOSFET מבוסס לעתים קרובות על פרמטרי ספק הכוח IC ו-MOSFET לבחירת המעגל המתאים, MOSFET משמש בדרך כלל למיתוג מעגל כונן של ספק כוח. כאשר מתכננים ספק כוח מיתוג באמצעות MOSFET, רוב האנשים לוקחים בחשבון את ההתנגדות, המתח המרבי והזרם המרבי של ה-MOSFET. עם זאת, לעתים קרובות אנשים רק לוקחים בחשבון את הגורמים הללו, כך שהמעגל יכול לעבוד כמו שצריך, אבל זה לא פתרון עיצובי טוב. לעיצוב מפורט יותר, ה-MOSFET צריך לשקול גם מידע פרמטר משלו. עבור MOSFET מוגדר, מעגל ההנעה שלו, זרם השיא של פלט הכונן וכו', ישפיעו על ביצועי המיתוג של ה-MOSFET.