什么是MOSFET：工作及其应用

MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)晶体管是一种半导体器件，在电子器件中广泛用于开关目的和放大电子信号。MOSFET要么是一个核心电路，要么是集成电路，它被设计和制造在一个单一的芯片上，因为该设备可以在非常小的尺寸。MOSFET器件的引入带来了器件领域的变化开关在电子。让我们通过对此概念的详细说明。

MOSFET是什么?

MOSFET是具有源极的四端装置，栅极（G），漏极（D）和主体（B）端子。通常，MOSFET的主体与源极端终端有关，从而形成诸如场效应晶体管的三端装置。MOSFET通常被认为是晶体管，并且在模拟和数字电路中采用。这是基本的MOSFET简介。而且该设备的一般结构如下：

从上面的那样MOSFET结构，MOSFET的功能取决于沟道宽度中发生的电气变化以及载流子的流动（孔或电子）。2021欧洲杯足球竞猜官方平台电荷载流子通过源端子进入通道并通过漏极出口。

通道的宽度是由一个电极上的电压控制的，这个电极被称为栅极，它位于源极和漏极之间。它与极薄的金属氧化物层附近的通道绝缘。在器件中存在的MOS容量是整个操作的关键部分。

MOSFET可以用两种方式起作用

• 耗尽模式
• 增强型

耗尽模式

当栅极端子上没有电压时，通道显示其最大电导率。而当栅极端子上的电压是正的或负的时，则信道电导率降低。

例如

增强型

当栅极端子上没有电压时，器件就不导电。当栅极端有最大电压时，器件的导电性就增强了。

MOSFET的工作原理

MOSFET器件的主要原理是能够控制源极和漏极端子之间的电压和电流流。它的工作原理几乎像一个开关，而且该装置的功能是基于MOS电容器。MOS电容器是MOSFET的主要组成部分。

通过施加正或负栅电压，可以将位于源极和漏极端子之间的氧化物层的半导体表面从p型到n型反转。当我们对正栅极电压施加排斥力时，那么氧化物层下方的孔用基板向下推动。

由与受体原子相关的结合负电荷填充的耗尽区。达到电子时，开发了通道。正电压还吸引来自N +源极和漏区的电子进入通道。现在，如果在漏极和源之间施加电压，则电流在源极和漏极之间自由流动，并且栅极电压控制通道中的电子。如果我们施加负电压，则孔通道将在氧化物层下形成孔通道而不是正电压。

p沟道MOSFET

P沟道MOSFET具有位于源极和漏极端子之间的P沟道区域。它是具有栅极，漏极，源和主体的终端的四端装置。漏极和源极是掺杂的p +区域，并且主体或基板是n型。电流流动呈带正电孔的方向。

当我们在栅极终端施加负电压和斥力时，氧化物层下的电子被向下推入衬底。由与供体原子有关的束缚正电荷占据的耗尽区。负的栅极电压也会吸引从p+源区和漏区到通道区的孔。

N - MOSFET频道

N沟道MOSFET具有位于源极和漏极端子之间的N沟道区域。它是一个四端子设备，其具有栅极，漏极，源，主体。在这种类型的场效应晶体管中，漏极和源极掺杂N +区域，并且基材或主体是p型。

这类MOSFET中的电流是由于带负电荷的电子而产生的。当我们在栅极终端施加带斥力的正电压时，氧化物层下面的孔被向下推入衬底。耗竭区由与受体原子有关的束缚负电荷填充。

在电子到来时，形成通道。正电压还吸引来自N +源极和漏区的电子进入通道。现在，如果在漏极和源之间施加电压，则电流在源极和漏极之间自由流动，并且栅极电压控制通道中的电子。如果我们施加负电压，则在氧化物层下形成孔通道而不是正电压。

MOSFET的工作区域

对于最一般的场景，该设备的运行主要发生在以下三个区域:

• 截止地区 -这是设备将处于关闭状态的区域，没有电流通过它。在这里，这个装置的功能就像一个基本的开关，当它们需要操作电气开关时，就会被使用。2021欧洲杯足球竞猜官方平台
• 饱和区域 -在这个区域，器件的漏极到源极电流值将保持不变，而不考虑漏极到源极电压的增强。当从漏极到源极的电压增加大于截断电压值时，这种情况只发生一次。在这种情况下，器件的功能就像一个闭合开关，饱和电流通过漏极流向源端。因此，当器件要进行开关时，选择饱和区域。
• 线性/欧姆地区 -它是漏极到源端电流随着漏极到源端路径电压的增加而增强的区域。当MOSFET器件在这个线性区域工作时，它们执行放大器功能。

现在让我们考虑MOSFET的开关特性

一个半导体，如MOSFET或双极结晶体管基本上是作为开关的两种情况下，一个是开状态和另一个是关状态。为了考虑这个功能，让我们看一下MOSFET器件的理想和实用特性。

理想的开关特性

当一个MOSFET被认为是一个理想开关时，它应该具有以下特性

• 在条件下，它必须有当前的限制
• 在关闭条件下，阻塞电压电平不应持有任何类型的限制
• 当设备处于ON状态时，压降值为null
• 关闭状态下的电阻应该是无限的
• 操作速度不应该有任何限制

实用开关特性

由于世界不仅坚持理想的应用，MOSFET的功能甚至适用于实际目的。在实际情况下，设备应保持以下属性

• 在这种条件下，必须限制电路的功率管理能力，即必须限制传导电流的流动。
• 在关断状态下，不应限制阻塞电压水平
• 打开和关闭有限时间限制了设备的限制速度，甚至限制了功能频率
• 在MOSFET器件的ON条件下，将存在最小电阻值，从而导致转发偏压的电压降。此外，存在有限的截止状态电阻，可提供反向漏电流
• 当设备在实际特性执行时，它会导通和关闭条件。即使在过渡状态也会发生这种情况。

MOSFET作为开关的示例

在下面的电路结构中，一个增强型和n通道MOSFET被用来在开关条件下开关一个样品灯。栅极端子的正电压被施加到晶体管的基部，灯移动到ON条件，这里是V_GS.= + V或零电压电平，设备转向关闭v的条件_GS.= 0。

如果灯的电阻负载是由电感负载替换并连接到受负载的继电器或二极管。在上述电路中，它是用于切换诸如灯或LED的电阻负载的非常简单的电路。但是，当使用MOSFET作为开关的归纳负载或电容负载，因此MOSFET设备需要保护。

如果在没有保护MOSFET时，它可能会导致设备的损坏。对于MOSFET作为模拟开关装置操作，需要在其截止区域之间切换V._GS.= 0和饱和区域，其中V_GS.= + v。

视频描述

MOSFET还可以用作晶体管，并且它被缩写为金属氧化物硅场效应晶体管。这里，名称本身表示该设备可以作为晶体管操作。它将具有p频道和n沟道。该装置以这种方式连接使用四个源极，栅极和漏极端子，并且电阻负载为24Ω与电流表串联连接，电压计连接在MOSFET上。

在晶体管中，栅极中的电流流动为正方向，并且源端接地。而在双极结晶体管器件中，电流流过基极到发射极的路径。但是在这个器件中，没有电流，因为在门极的开始有一个电容，它只需要电压。

这可以通过继续模拟过程和打开/关闭来实现。当开关打开时，电路中没有电流流过，当连接24ω的电阻和0.29的安培计电压时，我们就会发现源上的压降可以忽略，因为器件上有+0.21V。

漏极和源之间的电阻被称为RDS。由于该RDS，当电路中有电流时出现电压降。RDS根据器件的类型而变化（基于电压类型，它可以在0.001,0.005和0.05之间变化。

要学习的概念很少有：

1）。如何选择MOSFET作为开关吗?

在选择MOSFET作为开关时，需要注意的条件如下:

• 极性使用P或N通道
• 最大额定值的工作电压和电流值
• 增加了RDS，这意味着当通道完全打开时，漏极到源端子的电阻
• 增强的操作频率
• 包装种类有To-220和DPAck等多种。

MOSFET开关效率是多少?

MOSFET作为开关器件工作时的主要限制是器件所能达到的增强漏极电流值。说明RDS是决定MOSFET开关能力的关键参数。它表示为漏源极电压与漏极电流的比值。只有在晶体管处于开启状态时才需要计算。

3).为什么在升压变换器中使用MOSFET开关?

通常，升压转换器需要用于设备的操作的开关晶体管。因此，使用开关晶体管MOSFET。这些设备用于了解电流值和电压值。此外，考虑到开关速度和成本，这些广泛采用。

同样，MOSFET也可以有多种用途。这是

• MOSFET作为LED的开关
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• MOSFET作为Arduino的开关
• 用于AC负载的MOSFET开关
• 用于直流电机的MOSFET开关
• MOSFET开关用于负电压
• MOSFET作为开关Arduino
• MOSFET作为开关与微控制器
• 具有滞后效应的MOSFET开关
• MOSFET作为开关二极管和有源电阻
• 作为开关方程的MOSFET
• 适用于Airsoft的MOSFET开关
• MOSFET作为开关门电阻
• MOSFET作为开关电磁阀
• 使用光耦合器的MOSFET开关
• 具有滞后效应的MOSFET开关

MOSFET开关的应用

这个装置最重要的一个例子是它被用作路灯的自动亮度控制开关。如今，我们在高速公路上看到的许多灯都是由高强度放电灯组成的。但是使用HID灯会消耗更多的能量。

基于要求，亮度不能限制，并且由于这必须是替代照明方法的开关，并且它是LED。使用LED系统将克服高强度灯的缺点。建设背后的主要概念是通过利用微处理器来控制直接在高速公路上的灯。

这可以通过修改时钟脉冲来实现。根据需要，本装置用于照明开关。它由一个树莓派板组成，它包含一个处理器来管理。在这里，led可以代替hid，它们通过MOSFET与处理器连接。微控制器提供相应的占空比，然后切换到MOSFET以提供高水平的强度。

优点

这些好处很少:

• 即使在最低电压水平下工作，它也能提高效率
• 没有栅极电流的存在，这产生更多的输入阻抗，这进一步提供了设备的增加的开关速度
• 这些设备可以在最小的功率水平下起作用，并使用最小电流

缺点

缺点很少是:

• 当这些设备在过载电压水平下工作时，就会造成设备的不稳定性
• 由于设备有一个薄的氧化层，这可能会造成损坏的设备时，受静电电荷的刺激

应用程序

MOSFET的应用是

• 由MOSFET制成的放大器被广泛应用于频率方面
• DC电动机的调节由这些设备提供
• 因为这些具有增强的开关速度，它充当斩波放大器的施工
• 用作各种电子元件的被动部件。

最后，可以得出结论，晶体管需要电流而MOSFET需要电压。与BJT相比，MOSFET的驾驶要求更好，更简单。而且也知道如何将MOSFET连接到交换机？

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