ประเภทต่างๆของทรานซิสเตอร์สนามเอฟเฟกต์ (FET) และหลักการทำงาน

คลัสเตอร์ของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์

ทรานซิสเตอร์สนามเอฟเฟกต์หรือ FET คือทรานซิสเตอร์ที่กระแสเอาต์พุตถูกควบคุมโดยสนามไฟฟ้า FET บางครั้งเรียกว่าทรานซิสเตอร์แบบ unipolar เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการดำเนินการประเภทพาหะเดียว ประเภทพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ FET นั้นแตกต่างจาก BJT อย่างสิ้นเชิง พื้นฐานทรานซิสเตอร์ . FET เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามขั้วพร้อมด้วยแหล่งที่มาท่อระบายน้ำและขั้วประตู

ประจุไฟฟ้าคืออิเล็กตรอนหรือโฮลซึ่งไหลจากแหล่งกำเนิดเพื่อระบายผ่านช่องสัญญาณที่ใช้งานอยู่ การไหลของอิเล็กตรอนจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำนี้ถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขั้วประตูและขั้วต้นทาง

ประเภทของ FET Transistor

FET มีสองประเภทคือ JFET หรือ MOSFET

สนธิ FET

FET ทางแยก

ทรานซิสเตอร์ Junction FET เป็นทรานซิสเตอร์ชนิดหนึ่งที่สามารถใช้เป็นสวิตช์ที่ควบคุมด้วยไฟฟ้าได้ พลังงานไฟฟ้า ไหลผ่านช่องสัญญาณที่ใช้งานอยู่ระหว่างแหล่งที่มาเพื่อระบายขั้ว โดยใช้การย้อนกลับ แรงดันไบแอสไปยังขั้วประตู ช่องสัญญาณถูกทำให้ตึงดังนั้นกระแสไฟฟ้าจึงถูกปิดอย่างสมบูรณ์

ทรานซิสเตอร์ FET ทางแยกมีให้เลือกสองขั้วคือ

N- ช่อง JFET

N ช่อง JFET

N channel JFET ประกอบด้วยแถบชนิด n ที่ด้านข้างซึ่งมีการเจือชั้น p-type สองชั้น ช่องของอิเล็กตรอนถือเป็นช่อง N สำหรับอุปกรณ์ หน้าสัมผัสสองโอห์มถูกสร้างขึ้นที่ปลายทั้งสองข้างของอุปกรณ์ N-channel ซึ่งเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างขั้วเกต

แหล่งจ่ายและขั้วท่อระบายน้ำถูกนำมาจากอีกสองด้านของแถบ ความต่างศักย์ระหว่างขั้วต้นทางและขั้วท่อระบายน้ำเรียกว่า Vdd และความต่างศักย์ระหว่างต้นทางและขั้วประตูเรียกว่า Vgs การไหลของประจุเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอนจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำ

เมื่อใดก็ตามที่มีการใช้แรงดันไฟฟ้าบวกกับท่อระบายน้ำและขั้วต้นทางอิเล็กตรอนจะไหลจากแหล่งกำเนิด 'S' เพื่อระบายขั้ว 'D' ในขณะที่กระแสไฟฟ้าไหลปกติ Id จะไหลผ่านท่อระบายน้ำไปยังแหล่งกำเนิด เมื่อกระแสไหลผ่านอุปกรณ์จะอยู่ในสถานะเดียว

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าขั้วลบกับขั้วประตูพื้นที่พร่องจะถูกสร้างขึ้นในช่องสัญญาณ ความกว้างของช่องสัญญาณจะลดลงดังนั้นจึงเพิ่มความต้านทานของช่องสัญญาณระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำ เนื่องจากทางแยกเกต - ซอร์สมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับและไม่มีกระแสไหลในอุปกรณ์จึงอยู่ในสภาพปิด

ดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่ขั้วประตูเพิ่มขึ้นปริมาณกระแสไฟฟ้าที่น้อยลงจะไหลจากแหล่งจ่ายเพื่อระบายออก

N channel JFET มีการนำไฟฟ้ามากกว่า P channel JFET ดังนั้น N channel JFET จึงเป็นตัวนำที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อเทียบกับ P channel JFET

P-Channel JFET

P channel JFET ประกอบด้วยแถบชนิด P ที่สองด้านซึ่งมีการเจือชั้น n-type เทอร์มินัลประตูเกิดขึ้นจากการเชื่อมต่อหน้าสัมผัสโอห์มมิกทั้งสองด้าน เช่นเดียวกับใน N channel JFET ต้นทางและขั้วท่อระบายน้ำจะถูกนำมาจากอีกสองด้านของแถบ ช่องสัญญาณชนิด P ซึ่งประกอบด้วยรูเป็นตัวพาประจุเกิดขึ้นระหว่างแหล่งกำเนิดและขั้วท่อระบายน้ำ

P ช่องแถบ JFET

แรงดันไฟฟ้าลบที่ใช้กับท่อระบายน้ำและขั้วต้นทางช่วยให้มั่นใจได้ถึงการไหลของกระแสจากต้นทางไปยังขั้วท่อระบายน้ำและอุปกรณ์จะทำงานในพื้นที่โอห์มมิก แรงดันไฟฟ้าบวกที่ใช้กับขั้วประตูช่วยลดความกว้างของช่องสัญญาณซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของช่องสัญญาณ บวกมากขึ้นคือแรงดันประตูน้อยกว่าคือกระแสที่ไหลผ่านอุปกรณ์

ลักษณะของทรานซิสเตอร์ FET Junction ช่อง p

ด้านล่างนี้เป็นเส้นโค้งลักษณะของทรานซิสเตอร์สนามผลสนธิช่อง p และโหมดการทำงานที่แตกต่างกันของทรานซิสเตอร์

ลักษณะของทรานซิสเตอร์ FET ทางแยกช่อง p

ภูมิภาคคัทออฟ : เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขั้วประตูเป็นบวกเพียงพอสำหรับช่องสัญญาณ ความกว้างต่ำสุด ไม่มีกระแสไหล ซึ่งทำให้อุปกรณ์อยู่ในพื้นที่ที่ถูกตัดออก

ภูมิภาค Ohmic : กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านอุปกรณ์เป็นสัดส่วนเชิงเส้นกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้จนกว่าจะถึงแรงดันไฟฟ้าแยก ในภูมิภาคนี้ทรานซิสเตอร์จะแสดงความต้านทานต่อการไหลของกระแสไฟฟ้า

ภูมิภาคอิ่มตัว : เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งระบายถึงค่าที่กระแสที่ไหลผ่านอุปกรณ์จะคงที่กับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งระบายและแปรผันตามแรงดันเกต - ซอร์สเท่านั้นอุปกรณ์ดังกล่าวจะอยู่ในบริเวณอิ่มตัว

แบ่งภูมิภาค : เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งระบายถึงค่าที่ทำให้พื้นที่การพร่องพังลงทำให้กระแสท่อระบายน้ำเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันอุปกรณ์ดังกล่าวจะอยู่ในบริเวณที่มีการสลาย ขอบเขตการแยกย่อยนี้จะมาถึงก่อนหน้านี้สำหรับค่าแรงดันแหล่งระบายน้ำที่ต่ำกว่าเมื่อแรงดันเกต - ต้นทางเป็นบวกมากขึ้น

มอสเฟตทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ MOSFET

ทรานซิสเตอร์ MOSFET ตามชื่อของมันคือแถบเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p (ชนิด n) (โดยมีบริเวณชนิด n ที่เจืออย่างหนักสองส่วนกระจายเข้าไปในนั้น) โดยมีชั้นโลหะออกไซด์ที่วางอยู่บนพื้นผิวและรูที่นำออกจากชั้นเพื่อสร้างแหล่งกำเนิด และขั้วท่อระบายน้ำ ชั้นโลหะถูกทับถมบนชั้นออกไซด์เพื่อสร้างขั้วประตู หนึ่งในแอปพลิเคชั่นพื้นฐานของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามคือการใช้ a MOSFET เป็นสวิตช์

ทรานซิสเตอร์ FET ประเภทนี้มีขั้วสามขั้วคือแหล่งที่มาท่อระบายน้ำและประตู แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขั้วประตูควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไปยังท่อระบายน้ำ การมีชั้นฉนวนของโลหะออกไซด์ส่งผลให้อุปกรณ์มีความต้านทานอินพุตสูง

ประเภทของทรานซิสเตอร์มอสเฟตตามโหมดการทำงาน

ทรานซิสเตอร์ MOSFET เป็นทรานซิสเตอร์ประเภท Field-Effect ที่ใช้กันมากที่สุด การทำงานของ MOSFET ทำได้ในสองโหมดโดยขึ้นอยู่กับการจำแนกทรานซิสเตอร์ MOSFET การทำงานของ MOSFET ในโหมดการเพิ่มประสิทธิภาพประกอบด้วยการสร้างช่องสัญญาณทีละน้อยในขณะที่ MOSFET ในโหมดพร่องประกอบด้วยช่องสัญญาณที่กระจายอยู่แล้ว แอปพลิเคชั่นขั้นสูงของ MOSFET คือ CMOS .

การเพิ่มประสิทธิภาพ MOSFET ทรานซิสเตอร์

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าลบกับขั้วประตูของ MOSFET ประจุบวกที่บรรทุกพาหะหรือรูจะสะสมใกล้กับชั้นออกไซด์มากขึ้น ช่องถูกสร้างขึ้นจากต้นทางไปยังขั้วท่อระบายน้ำ

การเพิ่มประสิทธิภาพ MOSFET ทรานซิสเตอร์

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้ามีค่าเป็นลบมากขึ้นความกว้างของช่องสัญญาณจะเพิ่มขึ้นและกระแสจะไหลจากแหล่งจ่ายไปยังขั้วท่อระบายน้ำ ดังนั้นเมื่อการไหลของกระแส 'เพิ่มขึ้น' ด้วยแรงดันเกตที่ใช้อุปกรณ์นี้จึงเรียกว่า Enhancement type MOSFET

Depletion Mode MOSFET ทรานซิสเตอร์

MOSFET โหมดพร่องประกอบด้วยช่องสัญญาณที่กระจายระหว่างท่อระบายน้ำไปยังขั้วต้นทาง ในกรณีที่ไม่มีแรงดันเกตกระแสจะไหลจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำเนื่องจากช่องสัญญาณ

ทรานซิสเตอร์ MOSFET โหมดพร่อง

เมื่อแรงดันเกตนี้เป็นลบประจุบวกจะสะสมอยู่ในช่องสัญญาณ
สิ่งนี้ทำให้เกิดพื้นที่พร่องหรือพื้นที่ของประจุที่เคลื่อนที่ไม่ได้ในช่องสัญญาณและขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้า ดังนั้นเมื่อการไหลของกระแสได้รับผลกระทบจากการก่อตัวของพื้นที่พร่องอุปกรณ์นี้จึงเรียกว่า MOSFET โหมดพร่อง

แอปพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับ MOSFET เป็นสวิตช์

การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ BLDC

MOSFET สามารถใช้เป็นสวิตช์เพื่อสั่งงานมอเตอร์กระแสตรง ที่นี่ใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อทริกเกอร์ MOSFET สัญญาณ PWM จากไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้เพื่อเปิดหรือปิดทรานซิสเตอร์

การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ BLDC

สัญญาณลอจิกต่ำจากพินไมโครคอนโทรลเลอร์ส่งผลให้ OPTO Coupler ทำงานโดยสร้างสัญญาณลอจิกสูงที่เอาต์พุต ทรานซิสเตอร์ PNP ถูกตัดออกดังนั้น MOSFET จะถูกทริกเกอร์และเปิด ท่อระบายน้ำและขั้วต้นทางลัดวงจรและกระแสไฟฟ้าไหลไปยังขดลวดของมอเตอร์จนเริ่มหมุน สัญญาณ PWM ให้แน่ใจ การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ .

การขับเคลื่อนอาร์เรย์ของ LED:

การขับเคลื่อนอาร์เรย์ของ LED

การทำงานของ MOSFET เป็นสวิตช์เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้ในการควบคุมความเข้มของอาร์เรย์ LED ที่นี่ทรานซิสเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยสัญญาณจากแหล่งภายนอกเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้ในการขับเคลื่อน MOSFET เมื่อทรานซิสเตอร์ปิดอยู่ MOSFET จะรับแหล่งจ่ายและเปิดอยู่ดังนั้นจึงให้น้ำหนักที่เหมาะสมกับอาร์เรย์ LED

การเปลี่ยนหลอดโดยใช้ MOSFET:

การสลับหลอดไฟโดยใช้ MOSFET

MOSFET สามารถใช้เป็นสวิตช์เพื่อควบคุมการเปลี่ยนหลอดไฟ นอกจากนี้ MOSFET จะถูกกระตุ้นโดยใช้สวิตช์ทรานซิสเตอร์ สัญญาณ PWM จากแหล่งภายนอกเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้เพื่อควบคุมการนำทรานซิสเตอร์และตามนั้น MOSFET จะเปิดหรือปิดจึงควบคุมการเปลี่ยนหลอดไฟ

เราหวังว่าเราจะประสบความสำเร็จในการให้ความรู้ที่ดีที่สุดแก่ผู้อ่านเกี่ยวกับหัวข้อของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ภาคสนาม เราต้องการให้ผู้อ่านตอบคำถามง่ายๆ - FET แตกต่างจาก BJT อย่างไรและทำไมจึงมีการใช้มากกว่าในเชิงเปรียบเทียบ

โปรดตอบคำตอบของคุณพร้อมกับความคิดเห็นของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ

คลัสเตอร์ของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์โดย อาลีบาบา
N ช่อง JFET โดย พลังงานแสงอาทิตย์
P channel JFET bar โดย วิกิมีเดีย
P channel JFET ลักษณะโค้งโดย การเรียนรู้อิเล็กทรอนิกส์
มอสเฟตทรานซิสเตอร์โดย imimg
การเพิ่มประสิทธิภาพทรานซิสเตอร์ MOSFET โดย วงจร