<link rel="stylesheet" href="//bits.wikimedia.org/ru.wikipedia.org/load.php?debug=false&amp;lang=ru&amp;modules=noscript&amp;only=styles&amp;skin=vector&amp;*" type="text/css" media="all" />

МОП-структура

[править]
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «МОП Структура»)
Перейти к: навигация, поиск

МОП-структура (металл — оксид — полупроводник) — наиболее широко используемый тип полевых транзисторов. Структура состоит из металла и полупроводника, разделённых слоем оксида кремния SiO2. В общем случае структуру называют МДП (металл — диэлектрик — полупроводник).

Транзисторы на основе МОП-структур называют полевыми, или МОП-транзисторами (англ. metall-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET).

Транзисторы на основе МОП-структур, в отличие от биполярных, управляются напряжением, а не током и называются униполярными транзисторами, так как для их работы необходимо наличие носителей заряда только одного типа.

Содержание

 [убрать

[править] Базовая классификация

[править] Тип канала

Наиболее распространены транзисторы с индуцированным каналом (англ. enhancement mode transistor): у них канал закрыт при нулевом напряжении исток-затвор. Именно их имеют в виду, когда не упоминают тип канала.

Гораздо реже встречаются транзисторы со встроенным каналом (англ. depletion mode transistor): у них канал открыт при нулевом напряжении исток-затвор.

[править] Тип проводимости

Существует два типа проводимости канала: n-канальные и p-канальные. Тип проводимости определяется типом носителя заряда в канале: электрон либо "дырка".

Если транзистор n-канальный:

  • он открывается положительным напряжением на затворе по отношению к истоку.
  • паразитный диод в структуре канала катодом подсоединен к стоку, анодом — к истоку.
  • канал обычно подсоединяют так, что на стоке более положительное напряжение, чем на истоке.

Если транзистор p-канальный:

  • он открывается отрицательным напряжением на затворе по отношению к истоку.
  • паразитный диод в структуре канала анодом подсоединен к стоку, катодом — к истоку.
  • канал обычно подсоединяют так, что на стоке более отрицательное напряжение, чем на истоке.

[править] Особые случаи

Существуют транзисторы с несколькими затворами.

Некоторые виды мощных переключательных транзисторов снабжаются специальным отводом от части канала с целью контроля тока через транзистор. Такой прием позволяет избежать дополнительных потерь на внешних токоизмерительных шунтах.

[править] Условные графические обозначения

IGFET P-Ch Enh Labelled.svg IGFET P-Ch Dep Labelled.svg P-канал
IGFET N-Ch Enh Labelled.svg IGFET N-Ch Dep Labelled.svg N-канал
Индуцированный канал Встроенный канал

G-ЗАТВОР S-ИСТОК D-СТОК

Хотя формально разделение индуцированного и встроенного каналов предусмотрено на условном графическом обозначении, на практике оно довольно часто не соблюдается.

[править] Особенности работы МОП транзисторов

MOSFET1.svg
Вольт-амперная характеристика изменения тока стока в зависимости от изменения напряжения на входе.

В униполярных транзисторах управляющим сигналом является разность потенциалов на участке затвор-исток.

I_c = I_u\,
I_3\to 0\,

При изменении входного напряжения (U_{3u}\,) изменяется состояние транзистора и I_c\,

  1. Транзистор закрыт U_{3u} <  U_{nop}\,, I_c=0\,
  2. Крутой участок. U_{3u} >  U_{nop}\,
    I_c=K_n[(U_{3u}-U_{nop})U_{cu} - \frac{U_{cu}^2}{2}]\,
    K_n\, — удельная крутизна характеристики транзистора.
  3. Дальнейшее увеличение U_{3u}\, приводит к переходу на пологий участок.
    I_c=\frac{K_n}{2}[U_{3u}-U_{nop}]^2\, — Уравнение Ховстайна.

[править] Ссылки

[править] Замечания

При подключении мощных MOSFET-транзисторов (особенно работающих на высоких частотах на пределе своих возможностей) используется стандартная обвязка транзистора:

1) RC-цепочка (снаббер), включённая параллельно истоку-стоку, для подавления высокочастотных колебаний и мощных импульсов тока, возникающих при переключении транзистора из-за индуктивности подводящих шин. Высокочастотные колебания и импульсные токи увеличивают нагрев транзистора и могут вывести его из строя.

2) Быстрый защитный диод, включённый параллельно истоку-стоку (обратное включение), для шунтирования импульса тока, образующегося при отключении индуктивной нагрузки.

3) Если транзисторы работают в мостовой или полумостовой схеме на высокой частоте (сварочные инверторы, индукционные нагреватели, импульсные источники питания), то помимо защитного диода в цепь стока встречно включается диод Шоттки для блокирования паразитного диода. Паразитный диод имеет большое время запирания, что может привести к сквозным токам.

3) Резистор, включённый между истоком и затвором, для сброса заряда с затвора. Затвор удерживает электрический заряд и после снятия управляющего сигнала MOSFET-транзистор может не закрыться (или закрыться частично, что приведёт к повышению его сопротивления, нагреву и выходу из строя). Величина резистора подбирается таким образом, чтобы не мешать управлению транзистором, но в то же время как можно быстрее сбрасывать электрический заряд с затвора.

4) Резистор, включённый в цепь затвора, для уменьшения тока заряда затвора. Затвор мощного полевого транзистора обладает достаточно высокой ёмкостью, представляет из себя фактически конденсатор ёмкостью несколько десятков нФ, что приводит к значительным импульсным токам в момент зарядки затвора (единицы ампер). Большие импульсные токи могут повредить схему управления.

5) Управление мощным MOSFET-транзистором на высоких частотах осуществляют с помощью драйвера - специальной микросхемы, усиливающей управляющий сигнал и обеспечивающей большой импульсный ток для быстрой зарядки затвора транзистора. Это увеличивает скорость работы транзистора.


Личные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Участие
Инструменты
На других языках