الفهم الأساسي للMOSFET

MOSFET، اختصار لـ Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor، هو جهاز أشباه الموصلات ثلاثي الأطراف يستخدم تأثير المجال الكهربائي للتحكم في تدفق التيار. فيما يلي نظرة عامة أساسية على MOSFET:

1. التعريف والتصنيف

- التعريف: MOSFET هو جهاز شبه موصل يتحكم في القناة الموصلة بين المصرف والمصدر عن طريق تغيير جهد البوابة. يتم عزل البوابة عن المصدر والصرف بواسطة طبقة من المواد العازلة (عادةً ثاني أكسيد السيليكون)، ولهذا السبب تُعرف أيضًا باسم ترانزستور تأثير المجال للبوابة المعزولة.

- التصنيف: يتم تصنيف الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) على أساس نوع القناة الموصلة وتأثير جهد البوابة:

- الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) ذات القناة N والقناة P: حسب نوع القناة الموصلة.

- وضع التحسين ووضع الاستنزاف MOSFETs: بناءً على تأثير جهد البوابة على القناة الموصلة. لذلك، يتم تصنيف الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) إلى أربعة أنواع: وضع تحسين القناة N، ووضع استنفاد القناة N، ووضع تحسين القناة P، ووضع استنفاد القناة P.

2. الهيكل ومبدأ العمل

- الهيكل: يتكون MOSFET من ثلاثة مكونات أساسية: البوابة (G)، والصرف (D)، والمصدر (S). على ركيزة من أشباه الموصلات المطعمة بشكل خفيف، يتم إنشاء مناطق المصدر والصرف عالية التطعيم من خلال تقنيات معالجة أشباه الموصلات. ويتم فصل هذه المناطق بطبقة عازلة، يعلوها قطب البوابة.

- مبدأ العمل: أخذ MOSFET في وضع تحسين القناة N كمثال، عندما يكون جهد البوابة صفرًا، لا توجد قناة موصلة بين المصرف والمصدر، لذلك لا يمكن أن يتدفق أي تيار. عندما يزيد جهد البوابة إلى عتبة معينة (يشار إليها باسم "جهد التشغيل" أو "جهد العتبة")، فإن الطبقة العازلة الموجودة أسفل البوابة تجذب الإلكترونات من الركيزة لتكوين طبقة انعكاس (طبقة رقيقة من النوع N) ، وإنشاء قناة موصلة. وهذا يسمح للتيار بالتدفق بين الصرف والمصدر. يتم تحديد عرض هذه القناة الموصلة، وبالتالي تيار الصرف، من خلال حجم جهد البوابة.

3. الخصائص الرئيسية

- مقاومة الإدخال العالية: نظرًا لأن البوابة معزولة عن المصدر ويتم تصريفها بواسطة الطبقة العازلة، فإن مقاومة الإدخال الخاصة بـ MOSFET عالية للغاية، مما يجعلها مناسبة للدوائر ذات المعاوقة العالية.

- ضوضاء منخفضة: تولد الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) ضوضاء منخفضة نسبيًا أثناء التشغيل، مما يجعلها مثالية للدوائر ذات متطلبات الضوضاء الصارمة.

- استقرار حراري جيد: تتمتع الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) باستقرار حراري ممتاز ويمكن أن تعمل بفعالية عبر نطاق واسع من درجات الحرارة.

- استهلاك منخفض للطاقة: تستهلك الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) طاقة قليلة جدًا في كل من حالتي التشغيل والإيقاف، مما يجعلها مناسبة للدوائر منخفضة الطاقة.

- سرعة تحويل عالية: كونها أجهزة يتم التحكم فيها بالجهد، توفر الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) سرعات تحويل سريعة، مما يجعلها مثالية للدوائر عالية التردد.

4. مجالات التطبيق

تُستخدم الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) على نطاق واسع في الدوائر الإلكترونية المختلفة، خاصة في الدوائر المتكاملة وإلكترونيات الطاقة وأجهزة الاتصالات وأجهزة الكمبيوتر. إنها بمثابة مكونات أساسية في دوائر التضخيم، ودوائر التبديل، ودوائر تنظيم الجهد، والمزيد، مما يتيح وظائف مثل تضخيم الإشارة، والتحكم في التبديل، وتثبيت الجهد.

باختصار، يعتبر MOSFET جهازًا أساسيًا لأشباه الموصلات يتمتع ببنية فريدة وخصائص أداء ممتازة. إنه يلعب دورًا حاسمًا في الدوائر الإلكترونية في العديد من المجالات.