N Kanal MOSFET : Devre, Çalışma, Farklılıklar ve Uygulamaları

MOSFET bir tür transistördür ve IGFET (Yalıtımlı Kapı Alan Etkili Transistör) veya MIFET (Metal Yalıtkan Alan Etkili Transistör) olarak da adlandırılır. İçinde MOSFET , kanal ve geçit ince bir SiO2 tabakası ile ayrılır ve geçit voltajı ile değişen bir kapasitans oluştururlar. Bu nedenle, MOSFET, giriş kapısından kaynak voltajına kontrol edilen bir MOS Kapasitör gibi çalışır. Böylece MOSFET, voltaj kontrollü bir kapasitör olarak da kullanılabilir. MOSFET'in yapısı MOS kapasitöre benzer çünkü bu kapasitördeki silikon taban p tipidir.

Bunlar dört tipte p kanal geliştirme, n kanal geliştirme, p kanal tükenmesi ve n kanal tükenmesi olarak sınıflandırılır. Bu makale, aşağıdaki gibi MOSFET türlerinden birini tartışıyor: N kanal MOSFET - uygulamalarla çalışma.

N Kanal MOSFET nedir?

MOSFET kanalının elektronlar gibi akım taşıyıcıları olarak çoğunlukla yük taşıyıcılarından oluştuğu bir MOSFET türü, N kanalı MOSFET olarak bilinir. Bu MOSFET AÇIK olduğunda, şarj taşıyıcılarının çoğu kanal boyunca hareket edecektir. Bu MOSFET, P-Channel MOSFET'in zıttıdır.

Bu MOSFET, kaynak ve boşaltma terminallerinin ortasında bulunan N- kanal bölgesini içerir. G (kapı), D(drenaj) ve S (kaynak) olarak terminallerin bulunduğu üç terminalli bir cihazdır. Bu Transistörde, kaynak ve boşaltma yoğun bir şekilde katkılı n+ bölgedir ve gövde veya alt tabaka P tipindedir.

Çalışma

Bu MOSFET, kaynak ve boşaltma terminallerinin ortasında bulunan bir N-kanal bölgesi içerir. Terminallerin G (geçit), D(drenaj) ve S (kaynak) olduğu üç terminalli bir cihazdır. Bu FET'de, kaynak ve boşaltma yoğun şekilde katkılı n+ bölgedir ve gövde veya alt tabaka P-tipidir.

Burada, elektronların gelmesiyle kanal oluşturulur. +ve voltajı ayrıca hem n+ kaynak hem de boşaltma bölgelerinden elektronları kanala çeker. Boşaltma ve kaynaklar arasına bir voltaj uygulandığında, kaynak ve boşaltma arasında akım serbestçe akar ve geçitteki voltaj, kanal içindeki yük taşıyıcı elektronları kontrol eder. Benzer şekilde, kapı terminaline –ve voltaj uygularsak, oksit tabakasının altında bir delik kanalı oluşur.

N Kanal MOSFET Sembolü

N kanalı MOSFET sembolü aşağıda gösterilmiştir. Bu MOSFET, kaynak, tahliye ve kapı gibi üç terminal içerir. N-kanallı mosfet için ok sembolü yönü içe doğrudur. Bu nedenle ok sembolü, P-kanalı veya N-kanalı gibi kanal tipini belirtir.

N Kanal MOSFET Devresi

bu N kanallı mosfet kullanarak fırçasız bir dc fanı kontrol etmek için devre şeması ve Arduino Uno rev3 aşağıda gösterilmiştir. Bu devre Arduino Uno rev3 kartı, n kanallı mosfet, fırçasız dc fan ve bağlantı kabloları ile oluşturulabilir.

Bu devrede kullanılan MOSFET 2N7000 N-kanallı MOSFET'tir ve geliştirme tipidir, bu nedenle Arduino'nun çıkış pinini fana güç sağlamak için yüksek ayarlamalıyız.

Bu devrenin bağlantıları şu şekildedir;

• MOSFET'in kaynak pinini GND'ye bağlayın
• MOSFET'in kapı pini Arduino'nun pin 2'sine bağlanır.
• MOSFET'in tahliye pimini fanın siyah renkli kablosuna bağlayın.
• Fırçasız dc fanın kırmızı renkli kablosu, devre tahtasının pozitif rayına bağlanır.
• Arduino 5V pininden breadboard'un pozitif rayına ekstra bir bağlantı verilmesi gerekiyor.

Genel olarak, sinyalleri değiştirmek ve yükseltmek için bir MOSFET kullanılır. Bu örnekte, bu mosfet geçit, kaynak ve tahliye gibi üç terminal içeren bir anahtar olarak kullanılmıştır. N kanallı MOSFET, bir tür voltaj kontrollü cihazdır ve bu MOSFET'ler, iki tip geliştirme mosfet ve tükenme mosfetinde mevcuttur.

Genel olarak, Vgs (geçit kaynağı voltajı) 0V olduğunda bir geliştirme MOSFET kapanır, bu nedenle akımın drenaj kaynağı kanalı boyunca akması için kapı terminaline bir voltaj sağlanmalıdır. Oysa, tükenme MOSFET'i genellikle Vgs (geçit kaynağı voltajı) 0V olduğunda açılır, böylece akım, kapı terminalinde bir + ve voltaj verilene kadar drenaj boyunca kaynak kanala akar.

kod

geçersiz kurulum() {
// bir kez çalıştırmak için kurulum kodunuzu buraya koyun:
pinMode(2, ÇIKIŞ);

}

boşluk döngüsü () {
// tekrar tekrar çalıştırmak için ana kodunuzu buraya koyun:
digitalWrite(2, YÜKSEK);
gecikme (5000);
digitalWrite(2, DÜŞÜK);
gecikme (5000);
}

Böylece mosfetin gate terminaline 5v beslemesi verildiğinde fırçasız dc fan ON konumuna geçecektir. Benzer şekilde, mosfet'in kapı terminaline 0v verildiğinde fan kapatılacaktır.

N Kanal MOSFET Çeşitleri

N kanalı MOSFET, iki tip geliştirme tipi ve tükenme tipi olarak sınıflandırılan voltaj kontrollü bir cihazdır.

N Kanal Geliştirme MOSFET

Bir geliştirme tipi N kanalı MOSFET, kapıdan kaynak voltajına sıfır volt olduğunda genellikle kapalıdır, bu nedenle, drenaj kaynağı kanalı boyunca akımın beslenmesi için kapı terminaline bir voltaj sağlanmalıdır.

n kanal geliştirme MOSFET'in çalışması, yapım ve çalıştırma dışında, geliştirme p kanalı MOSFET ile aynıdır. Bu tip MOSFET'te, hafif katkılı p-tipi bir alt tabaka cihaz gövdesini oluşturabilir. Kaynak ve boşaltma bölgeleri yoğun bir şekilde n-tipi safsızlıklar ile katkılanmıştır.

Burada kaynak ve gövde genellikle toprak terminaline bağlanır. Kapı terminaline pozitif bir voltaj uyguladığımızda, kapının pozitifliği ve eşdeğer kapasitif etki nedeniyle p-tipi substratın azınlık yük taşıyıcıları kapı terminaline doğru çekilecektir.

Elektronlar ve p-tipi substratın azınlık yük taşıyıcıları gibi çoğunluk yük taşıyıcıları, elektronları deliklerle yeniden birleştirerek dielektrik katmanın altında bir negatif kaplanmamış iyon katmanı oluşturacak şekilde kapı terminaline doğru çekilecektir.

Pozitif geçit voltajını sürekli olarak arttırırsak, rekombinasyon işlemi eşik voltaj seviyesinden sonra doygun hale gelecek ve daha sonra elektronlar gibi yük taşıyıcıları bir serbest elektron iletken kanalı oluşturmak için yerde birikmeye başlayacaktır. Bu serbest elektronlar ayrıca yoğun katkılı kaynaktan gelecek ve n-tipi bölgeyi boşaltacaktır.

Boşaltma terminaline + ve voltaj uygularsak, akım akışı kanal boyunca orada olacaktır. Dolayısıyla kanal direnci, kanal içindeki elektronlar gibi serbest yük taşıyıcılarına bağlı olacaktır ve yine bu elektronlar, cihazın kanal içindeki kapı potansiyeline bağlı olacaktır. Serbest elektron konsantrasyonu kanalı oluşturduğunda ve geçit voltajındaki artış nedeniyle kanal boyunca akım akışı artacaktır.

N Kanal Tükenmesi MOSFET

Genel olarak, bu MOSFET, kaynağa giden kapıda voltaj 0V olduğunda etkinleştirilir, bu nedenle akım, kapı (G) terminalinde pozitif bir voltaj uygulanana kadar drenajdan kaynak kanalına beslenir. N kanal tükenmesi MOSFET'in çalışması, n kanal geliştirme MOSFET'ine kıyasla farklıdır. Bu MOSFET'te kullanılan substrat p tipi bir yarı iletkendir.

Bu MOSFET'te hem kaynak hem de boşaltma bölgeleri yoğun katkılı n-tipi yarı iletkenlerdir. Hem kaynak hem de boşaltma bölgeleri arasındaki boşluk, n-tipi safsızlıklar yoluyla yayılır.

Kaynak ve boşaltma terminalleri arasında bir potansiyel fark uyguladığımızda, akım, alt tabakanın n bölgesi boyunca akar. Kapı terminaline -ve voltaj uyguladığımızda, elektronlar gibi yük taşıyıcıları, silikon dioksit dielektrik tabakasının hemen altındaki n-bölgesinde yürürlükten kaldırılacak ve aşağı kaydırılacaktır.

Sonuç olarak, SiO2 dielektrik katmanının altında pozitif kaplanmamış iyon katmanları olacaktır. Böylece bu şekilde, kanal içinde bir yük taşıyıcı tükenmesi meydana gelecektir. Böylece genel kanalın iletkenliği azalacaktır.

Bu durumda tahliye terminaline aynı gerilim uygulandığında tahliyedeki akım azalacaktır. Burada kanal içindeki yük taşıyıcılarının tükenmesinin değiştirilmesiyle boşaltma akımının kontrol edilebileceğini gözlemledik, bu nedenle tükenme MOSFET olarak bilinir.

Burada, geçit a -ve potansiyeldedir, drenaj +ve potansiyeldedir ve kaynak '0' potansiyeldedir. Sonuç olarak, voltaj farkı, kaynaktan kapıya göre kapıya boşaltma arasındaki farktan daha fazladır, bu nedenle tükenme katmanı genişliği kaynağa göre drenaja doğru daha fazladır.

N Kanal MOSFET ve P Kanal MOSFET Arasındaki Fark

n channel ve p channel mosfet arasındaki fark aşağıdakileri içerir.

N Kanallı MOSFET Nasıl Test Edilir

N kanalı MOSFET'in test edilmesiyle ilgili adımlar aşağıda tartışılmıştır.

• Bir n kanallı MOSFET'i test etmek için bir analog multimetre kullanılır. Bunun için topuzu 10K aralığına yerleştirmemiz gerekiyor.
• Bu MOSFET'i test etmek için, MOSFET içindeki dahili kapasitansı boşaltmak için önce siyah probu MOSFET'in boşaltma pimine ve kırmızı probu kapı pimine yerleştirin.
• Bundan sonra, siyah prob hala tahliye pimi üzerindeyken kırmızı renk probunu kaynak pime hareket ettirin.
• Sağ parmağınızı kullanarak hem kapı hem de tahliye pimlerine dokunun, böylece analog multimetrenin göstergesinin metre ölçeğinin merkez aralığına döneceğini gözlemleyebiliriz.
• Multimetrenin kırmızı probunu ve ayrıca sağ parmağı MOSFET'in kaynak piminden çıkarın, ardından parmağı tekrar kırmızı prob ve kaynak pimine yerleştirin, işaretçi hala multimetre ölçeğinin merkezinde kalacaktır.
• Boşaltmak için kırmızı probu çıkarmamız ve kapı pimine sadece bir kez dokunmamız gerekiyor. Son olarak, bu tekrar iç kapasitansı boşaltacaktır.
• Şimdi, kaynak pimine dokunmak için kırmızı bir probun tekrar kullanılması gerekir, daha sonra multimetrenin işaretçisi, daha önce sadece kapı pimine dokunarak boşalttığınız gibi hiç sapmaz.

özellikleri

N kanallı MOSFET, drenaj karakteristiği ve transfer karakteristiği olmak üzere iki özelliğe sahiptir.

Drenaj Özellikleri

N-kanallı mosfetin tahliye özellikleri aşağıdakileri içerir.

• N kanallı mosfet'in boşaltma özellikleri, çıkış akımı ile VDS'yi kaynak gerilimine boşaltın VDS olarak bilinen VDS arasında çizilir.
• Diyagramda gördüğümüz gibi farklı Vgs değerleri için mevcut değerleri çiziyoruz. Böylece şemada en düşük Vgs değeri, maksimum Vgs değerleri vb. gibi farklı drenaj akımı grafikleri görebiliriz.
• Yukarıdaki özelliklerde, bir miktar boşaltma voltajından sonra akım sabit kalacaktır. Bu nedenle, MOSFET'in çalışması için kaynağa drenaj için minimum voltaj gereklidir.
• Bu nedenle, 'Vgs'yi artırdığımızda kanal genişliği artacak ve bu da daha fazla ID (drenaj akımı) ile sonuçlanacak.

Transfer Özellikleri

N-kanal mosfet'in aktarım özellikleri aşağıdakileri içerir.

• Transfer özellikleri, giriş gerilimi (Vgs) ve çıkış akımı (ID) arasında çizilen transkondüktans eğrisi olarak da bilinir.
• İlk başta, kaynak voltajı (Vgs) için bir kapı olmadığında, mikro amperlerde olduğu gibi çok daha az akım akacaktır.
• Kaynak voltajına açılan kapı pozitif olduğunda, boşaltma akımı kademeli olarak artar.
• Daha sonra, drenaj akımında vgs'deki artışa eşdeğer hızlı bir artış olur.
• Drenaj akımı, Id= K (Vgsq- Vtn)^2 aracılığıyla elde edilebilir.

Uygulamalar

bu n channel mosfe uygulamaları t aşağıdakileri içerir.

• Bu MOSFET'ler, motor ve DC kaynağı kullanan tam köprü ve B6-köprü düzenlemesi gibi düşük voltajlı cihaz uygulamalarında sıklıkla kullanılır.
• Bu MOSFET'ler, motorun negatif beslemesini ters yönde değiştirmede yardımcı olur.
• Bir n-kanallı MOSFET, doygunluk ve kesme bölgelerinde çalışır. sonra bir anahtarlama devresi gibi davranır.
• Bu MOSFETLER, LAMBA veya LED'i AÇIK/KAPALI konuma getirmek için kullanılır.
• Yüksek akım uygulamalarında tercih edilirler.

Bu nedenle, bu tamamen n kanalına genel bir bakışla ilgilidir. mosfet – çalışıyor uygulamalar ile. İşte size bir soru, p kanal mosfet nedir?