ترانزیستور های Power MOSFET (قدرت) نحوه عملکرد و ساختمان داخلی (مهندسی برق _ الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )

نکته : ترانزیستور های Power MOSFET یا ترانزیستور های قدرتMOSFET در انواع (EMOSFET) به صورت متداول فقط لایه نازکی از کانال به صورت افقی قرار دارد. این لایه مقاومت بالایی را بین درین و سورس ایجاد میکند. لذا این نوع از نسبتاً ترانزیستورهای قدرت MOSFET ها برای کار در قدرتهای پایین مورد استفاده قرارمیگیرند.

وقتی به گیت پتانسیل مثبتی میدهیم کانال در مجاورت گیت،  بین سورس و درین شکل میگیرد.ترانزیستور MOSFET هـای قـدرت کـه MOSFET LD شده اند نامگذاری (Laterally Diffused MOSFET) ساختاری با کانال عرضی متفاوت با EMOSFET دارند و از نوع بهبود یافته هستند و برای کاربرد در قدرتهای بالا طراحی شده اند.ورودی ولتاژ کانال در این قطعه نسبت به EMOSFETهای متداول ،کوتاه تر است در نتیجه مقاومت کمتری ایجاد میکند. این خاصیت سبب تحمل ولتاژ بالاتر و عبور جریان بیشتر میشود.در این نوع MOSFET ها وقتی گیت مثبت میشود، کانال+n و -n  نفوذ p و بین دو ناحیه خیلی کوتاهی از نوع n در لایهمیکند و موجب برقراری جریان بین درین و سورس میشود.

 ترانزیستور قدرت VMOSFET :

مثال دیگــری از MOSFET های قدرت VMOSFET ها هســتند که برای قدرت بالاتر طراحی شده اند. دراین نوع MOSFET ها کانال کوتاه تر و عریضتر اســت لذا مقاومت کمتری را بین درین و سورس ایجاد میکنــد. در نهایت جریان بیشتری میتواند از کانال عبورنماید. VMOSFET توان تلفاتی بیشتری دارد و پاســخ فرکانســی آن مطلوبتر است. 


از مزایای CMOS تلفات توان بسیارکمآن است. زیرا با سری شدن دو نوع MOSFET ،یکی از MOSFET ها همواره از منبع جریانی کشیده نمیشود. این مدار قطع است و اساسا مانندگیت NOT دردیجیتال عمل میکند. وقتی ورودی صفر یا LOW است. خروجی «VDD «یا «High «است و وقتی ورودی در VDD) High) قرار دارد خروجی «صفر یا LOW» است.

اگر ولتاژ گیت سورس کمتر از ولتاژ گیت سورس آستانه (VGSth) باشد، MOSFET قطع است. هنگامی که ولتاژ گیت سورس بیشتر از ولتاژ آستانه میشود ،MOSFET به صورت کلید بسته عمل میکند. لذا با تغییر ولتاژ گیت سورس، میتوان به EMOSFET به عنوان کلید فرمان داد. کلید زمانی قطع است که (th(VGS< VGS باشد. در این حالت مقاومت درین سورس بسیار زیاد میشود و MOSFET به صورت کلید باز عمل میکند. زمانی کلید بسته است که VGS اندازه کافی از (th(VGS بیشتر باشد. در این حالت rDS بسیار کم است.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )