MOSFET
MOSFET beroperasi sama seperti JFET tetapi memiliki terminal gerbang yang terisolasi secara elektrik dari saluran konduktif.
Selain Junction Field Effect Transistor (JFET), ada jenis lain dari Field Effect Transistor yang tersedia yang input Gerbangnya diisolasi secara elektrik dari saluran pembawa arus utama dan oleh karena itu disebut Transistor Efek Gerbang Terisolasi.
Jenis yang paling umum dari gerbang terisolasi FET yang digunakan dalam berbagai jenis sirkuit elektronik disebut Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor atau MOSFET.
IGFET atau MOSFET adalah transistor efek medan yang dikontrol tegangan yang berbeda dari JFET dalam hal ia memiliki elektroda Gerbang "Logam Oksida" yang diisolasi secara elektrik dari saluran-semikonduktor utama atau saluran-p oleh saluran yang sangat tipis dari bahan isolasi biasanya silikon dioksida, umumnya dikenal sebagai kaca.
Elektroda gerbang logam terisolasi ultra tipis ini dapat dianggap sebagai satu pelat kapasitor. Isolasi Gerbang pengendali membuat resistansi input dari MOSFET sangat tinggi di wilayah Mega-ohm (MΩ) sehingga membuatnya hampir tak terbatas.
Karena terminal Gate terisolasi secara elektrik dari saluran pembawa arus utama antara drain dan sumber, “TIDAK arus mengalir ke gerbang” dan seperti halnya JFET, MOSFET juga bertindak seperti resistor yang dikendalikan tegangan di mana arus mengalir melalui saluran utama antara Drain dan Sumber sebanding dengan tegangan input. Seperti halnya JFET, MOSFET yang sangat tahan terhadap input dapat dengan mudah mengakumulasi muatan statis dalam jumlah besar sehingga MOSFET mudah rusak kecuali ditangani atau dilindungi dengan hati-hati.
Seperti tutorial JFET sebelumnya, MOSFET adalah tiga perangkat terminal dengan Gate, Tiriskan dan Sumber dan MOSFET kanal-P (PMOS) dan N-channel (NMOS) tersedia. Perbedaan utama kali ini adalah bahwa MOSFET tersedia dalam dua bentuk dasar:
Jenis Deplesi - transistor membutuhkan tegangan Sumber-Gerbang, (VGS) untuk mengalihkan perangkat "MATI". Mode deplesi MOSFET setara dengan sakelar “Normally Closed”.
Jenis Peningkatan - transistor memerlukan tegangan Sumber-Gerbang, (VGS) untuk mengganti perangkat "ON". Mode peningkatan MOSFET setara dengan sakelar “Normally Open”.
Simbol dan konstruksi dasar untuk kedua konfigurasi MOSFET ditunjukkan di bawah ini.
Keempat simbol MOSFET di atas menunjukkan terminal tambahan yang disebut Substrate dan biasanya tidak digunakan sebagai input atau koneksi output tetapi sebaliknya digunakan untuk membumikan substrat. Ini terhubung ke saluran semikonduktif utama melalui sambungan dioda ke bodi atau tab logam MOSFET.
Biasanya dalam MOSFET tipe diskrit, ujung media ini dihubungkan secara internal ke terminal sumber. Ketika hal ini terjadi, seperti dalam jenis tambahan itu dihilangkan dari simbol untuk klarifikasi.
Garis dalam simbol MOSFET antara koneksi saluran (D) dan sumber (S) mewakili saluran semikonduktif transistor. Jika saluran ini merupakan saluran padat yang tidak terputus maka ini merupakan tipe “Deplesi” (normalnya ON) karena arus drain dapat mengalir dengan potensi biasing nol gerbang.
Jika garis saluran ditampilkan sebagai garis putus-putus atau putus, maka garis tersebut mewakili tipe MOSFET “Enhancement” (normalnya OFF) sebagai arus mengalir nol dengan potensial nol gerbang. Arah panah yang menunjuk ke saluran saluran ini menunjukkan apakah saluran konduktif adalah tipe semikonduktor tipe-P atau tipe-N.
Struktur dan Simbol MOSFET Dasar
Konstruksi FET Logam Oksida Semikonduktor sangat berbeda dengan FET Junction. Baik tipe Deplesion dan Enhancement MOSFET menggunakan medan listrik yang dihasilkan oleh tegangan gerbang untuk mengubah aliran pembawa muatan, elektron untuk saluran-n atau lubang untuk saluran-P, melalui saluran sumber-saluran semikonduktif. Gerbang elektroda ditempatkan di atas lapisan isolasi yang sangat tipis dan ada sepasang daerah tipe-n kecil di bawah drain dan sumber elektroda.
Kami melihat dalam tutorial sebelumnya, bahwa gerbang transistor efek medan persimpangan, JFET harus bias sedemikian rupa untuk membalikkan bias pn-junction. Dengan perangkat MOSFET gerbang terisolasi tidak ada batasan seperti itu berlaku sehingga dimungkinkan untuk bias gerbang MOSFET baik dalam polaritas, positif (+ ve) atau negatif (-ve).
Ini membuat perangkat MOSFET sangat berharga sebagai sakelar elektronik atau untuk membuat gerbang logika karena tanpa bias mereka biasanya non-konduksi dan resistansi masukan gerbang tinggi ini berarti sangat sedikit atau tidak ada arus kontrol yang diperlukan karena MOSFET adalah perangkat yang dikontrol tegangan. Baik p-channel dan n-channel MOSFET tersedia dalam dua bentuk dasar, tipe Enhancement dan tipe Deplesion.
Deplesi-mode MOSFET
Deplesion-mode MOSFET, yang lebih jarang dari jenis mode tambahan biasanya diaktifkan "ON" (melakukan) tanpa penerapan tegangan bias gerbang. Itu adalah saluran yang melakukan ketika VGS = 0 menjadikannya perangkat yang “biasanya ditutup”. Simbol sirkuit yang ditunjukkan di atas untuk penipisan MOS transistor menggunakan garis saluran padat untuk menandakan saluran konduktif yang biasanya tertutup.
Untuk transistor MOS penipisan n-saluran, tegangan sumber gerbang negatif, -VGS akan menguras (karena itu namanya) saluran konduktif dari elektron bebasnya yang memindahkan transistor “OFF”. Demikian juga untuk transistor MOS penipisan saluran-p, sumber tegangan gerbang positif, + VGS akan menguras saluran lubang bebasnya dan mengubahnya menjadi "OFF".
Dengan kata lain, untuk mode deplesi n-channel MOSFET: + VGS berarti lebih banyak elektron dan lebih banyak arus. Sedangkan -VGS berarti lebih sedikit elektron dan lebih sedikit arus. Yang sebaliknya juga berlaku untuk tipe saluran-p. Kemudian mode deplesi MOSFET setara dengan sakelar “normal-closed”.
Mode-deplesi N-Channel MOSFET dan Simbol sirkuit
Deplesi-mode MOSFET dibangun dalam cara yang mirip dengan rekan-rekan transistor JFET mereka adalah saluran-sumber saluran secara inheren konduktif dengan elektron dan lubang sudah ada dalam saluran tipe-n atau tipe-p. Doping saluran ini menghasilkan jalur konduksi dengan resistansi rendah antara Drain dan Sumber dengan bias nol Gerbang.
Mode peningkatan MOSFET
MOSFET atau eMOSFET mode Peningkatan yang lebih umum, adalah kebalikan dari tipe mode penipisan. Di sini saluran penghantar sedikit di-doping atau bahkan tidak diolah sehingga tidak-konduktif. Ini menghasilkan perangkat menjadi “OFF” (non-conducting) secara normal ketika tegangan bias gerbang, VGS sama dengan nol. Simbol sirkuit yang ditunjukkan di atas untuk peningkatan MOS transistor menggunakan garis saluran yang rusak untuk menandakan saluran yang tidak melakukan konduksi terbuka.
Untuk transistor MOS peningkatan saluran-n, arus tiriskan hanya akan mengalir ketika tegangan gerbang (VGS) diterapkan ke terminal gerbang yang lebih besar dari level ambang tegangan (VTH) di mana konduktansi berlangsung menjadikannya perangkat transkonduktansi.
Penerapan tegangan gerbang positif (+ ve) ke eMOSFET tipe-n menarik lebih banyak elektron ke lapisan oksida di sekitar gerbang sehingga meningkatkan atau meningkatkan (karenanya namanya) ketebalan saluran sehingga memungkinkan lebih banyak arus mengalir. Inilah sebabnya mengapa jenis transistor ini disebut perangkat perangkat tambahan karena penerapan tegangan gerbang meningkatkan saluran.
Peningkatan tegangan gerbang positif ini akan menyebabkan resistansi saluran menurun lebih lanjut yang menyebabkan peningkatan pada arus drainase, ID melalui saluran. Dengan kata lain, untuk mode peningkatan n-channel MOSFET: + VGS mengubah transistor "ON", sedangkan nol atau -VGS mengubah transistor "OFF". Dengan demikian, MOSFET mode-peningkatan setara dengan sakelar “normal-terbuka”.
Kebalikannya berlaku untuk transistor MOS peningkatan p-channel. Ketika VGS = 0 perangkat "OFF" dan saluran terbuka. Penerapan tegangan gerbang negatif (-ve) ke tipe-eMOSFET meningkatkan konduktivitas saluran sehingga "ON". Kemudian untuk mode peningkatan p-channel MOSFET: + VGS mengubah transistor "OFF", sementara -VGS mengubah transistor "ON".
Mode tambahan N-Channel MOSFET dan Simbol Sirkuit
Mode peningkatan MOSFET membuat sakelar elektronik yang sangat baik karena resistansi "ON" yang rendah dan resistansi "OFF" yang sangat tinggi serta resistansi input yang sangat tinggi karena gerbang yang terisolasi. Mode peningkatan MOSFET digunakan dalam sirkuit terintegrasi untuk menghasilkan CMOS tipe Logic Gates dan sirkuit switching daya dalam bentuk sebagai gerbang PMOS (P-channel) dan NMOS (N-channel). CMOS sebenarnya adalah MOS Pelengkap yang berarti bahwa perangkat logika memiliki PMOS dan NMOS dalam desainnya.
Amplifier MOSFET
Sama seperti transistor Junction Field Effect sebelumnya, MOSFET dapat digunakan untuk membuat sirkuit amplifier "A" kelas satu dengan mode peningkatan amplifier N-channel sumber umum MOSFET menjadi sirkuit yang paling populer. Mode deplesi Amplifier MOSFET sangat mirip dengan amplifier JFET, kecuali bahwa MOSFET memiliki impedansi input yang jauh lebih tinggi.
Impedansi input tinggi ini dikendalikan oleh gerbang resistif biasing gerbang yang dibentuk oleh R1 dan R2. Selain itu, sinyal output untuk mode tambahan penguat MOSFET sumber umum terbalik karena ketika VG rendah transistor dimatikan "OFF" dan VD (Vout) tinggi. Ketika VG tinggi transistor diaktifkan "ON" dan VD (Vout) rendah seperti yang ditunjukkan.
Penguat-mode N-Channel MOSFET Amplifier
Biasing DC dari rangkaian penguat MOSFET sumber umum (CS) ini hampir identik dengan penguat JFET. Sirkuit MOSFET bias dalam mode kelas A oleh jaringan pembagi tegangan yang dibentuk oleh resistor R1 dan R2. Resistansi input AC diberikan sebagai RIN = RG = 1MΩ.
Transistor Efek Medan Semikonduktor Logam Oksida adalah tiga perangkat terminal aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor berbeda yang dapat bertindak sebagai isolator atau konduktor dengan penerapan tegangan sinyal kecil.
Kemampuan MOSFET untuk mengubah antara kedua kondisi ini memungkinkannya memiliki dua fungsi dasar: "switching" (elektronik digital) atau "amplifikasi" (elektronik analog). Maka MOSFET memiliki kemampuan untuk beroperasi dalam tiga wilayah berbeda:
1. Wilayah Cut-off - dengan VGS <Vthreshold tegangan gerbang-sumber jauh lebih rendah daripada tegangan ambang batas transistor sehingga transistor MOSFET diaktifkan "sepenuhnya-OFF" dengan demikian, ID = 0, dengan transistor bertindak seperti saklar terbuka terlepas dari nilai VDS.
2. Daerah Linear (Ohmic) - dengan VGS> Vthreshold dan VDS <VGS, transistor berada dalam wilayah resistan konstan yang berperilaku sebagai resistansi terkontrol tegangan yang nilai resistifnya ditentukan oleh voltase gerbang, level VGS.
3. Wilayah Kejenuhan - dengan VGS> Vthreshold dan VDS> VGS transistor berada di wilayah arus konstan dan oleh karena itu “sepenuhnya AKTIF”. Drain current ID = Maksimum dengan transistor bertindak sebagai saklar tertutup.
Ringkasan Tutorial MOSFET
The Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, atau singkatnya MOSFET, memiliki resistansi gerbang input yang sangat tinggi dengan arus yang mengalir melalui saluran antara sumber dan drain yang dikendalikan oleh tegangan gerbang. Karena input dan impedansi input yang tinggi ini, MOSFET dapat dengan mudah dirusak oleh listrik statis jika tidak dilindungi atau ditangani dengan hati-hati.
MOSFET ideal untuk digunakan sebagai sakelar elektronik atau sebagai penguat sumber umum karena konsumsi dayanya sangat kecil. Aplikasi umum untuk transistor efek medan semikonduktor oksida logam adalah dalam Mikroprosesor, Kenangan, Kalkulator dan Logika CMOS Gates dll.
Juga, perhatikan bahwa garis putus-putus atau putus-putus di dalam simbol menunjukkan tipe peningkatan “OFF” yang menunjukkan bahwa arus “TIDAK” dapat mengalir melalui saluran ketika tegangan sumber nol gerbang VGS diterapkan.
Garis terputus terus menerus dalam simbol menunjukkan tipe Deplesi “ON” yang normal yang menunjukkan bahwa “CAN” mengalir melalui saluran dengan tegangan gerbang nol. Untuk tipe saluran-p, simbol-simbolnya persis sama untuk kedua jenis kecuali bahwa panah mengarah keluar. Ini dapat diringkas dalam tabel switching berikut.
Jadi untuk MOSFET peningkatan tipe-n, tegangan gerbang positif mengubah "ON" transistor dan dengan tegangan nol gerbang, transistor akan "OFF". Untuk MOSFET tipe p-channel enhancement, tegangan gerbang negatif akan menghidupkan "ON" transistor dan dengan tegangan nol gerbang, transistor akan "OFF". Titik tegangan di mana MOSFET mulai melewati arus melalui saluran ditentukan oleh tegangan ambang batas VTH perangkat.
Dalam tutorial selanjutnya tentang Field Effect Transistors alih-alih menggunakan transistor sebagai perangkat penguat, kita akan melihat operasi transistor di daerah saturasi dan cut-off ketika digunakan sebagai saklar solid-state. Sakelar transistor efek medan digunakan dalam banyak aplikasi untuk mengalihkan "DC" atau "DC" arus DC seperti LED yang hanya memerlukan beberapa miliamp pada tegangan DC rendah, atau motor yang memerlukan arus lebih tinggi pada tegangan lebih tinggi.
Sumber tulisan/gambar:
Comments
Post a Comment