MOSFET изолиран транзистор с полеви ефект
Част 2. Полеви транзистор с изолиран портален MOSFET
Изолиран транзистор с полеви ефект е транзистор с полеви ефект, чиято порта е електрически изолирана от проводящия канал на полупроводник от диелектричен слой. Поради това транзисторът има много висок входен импеданс (при някои модели той достига 10 17 Ohm).
Принципът на действие на този тип полеви транзистори, подобно на полеви транзистор с контролен PN преход, се основава на ефекта на външно електрическо поле върху проводимостта на устройството.
В съответствие с физическата си структура IGBT се нарича MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor) или MOS-транзистор (Metal-Dielectric-
Полупроводник). Международното наименование на устройството е MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor).
MOS транзисторите са разделени на два вида - с вграден канал и с индуциран канал. Всеки тип има N-канални и P-канални транзистори .
Устройство с индуциран канал MOS транзистор (MOSFET).
На основата (подложката) на полупроводник с P-тип проводимост (за N-канален транзистор) се създават две зони с повишена проводимост от N + тип. Всичко това е покрито с тънък слой диелектрик, обикновено силициев диоксид SiO 2. През диелектричния слой преминават метални проводници от областите тип N +, наречени дренаж и източник. Над диелектрика е металният слой на портата. Понякога има и изход от субстрата, който е късо съединен с източника.
Работа на N-тип MOSFET.
Свържете напрежение с всякаква полярност между дренаж и източник. В този случай електрическият ток няма да тече, тъй като между зоните N + има област P, която не позволява на електроните да преминават. Освен това, ако положително напрежение бъде приложено към портата по отношение на източника на Us, ще възникне електрическо поле. Той ще изтласка положителни йони (дупки) от Р зоната към субстрата. В резултат на това концентрацията на дупки под портата ще започне да намалява и тяхното място ще бъде заето от електрони, привлечени от положителното напрежение на портата.
Когато U zi достигне праговата си стойност, концентрацията на електрони в областта на портата ще надвиши концентрацията на дупки. Между канализацията и източника ще се образува тънък канал с електрическа проводимост от N-тип, през който ще протича токът I si. Колкото по-високо е напрежението на портата на транзистора U zi, толкова по-широк е каналът и следователно по-голям е токът. Този режим на работа на полевия транзистор се нарича режим на обогатяване.
Принципът на работа на MOS транзистор с P-тип канал е един и същ, само отрицателно напрежение трябва да се прилага към портата спрямо източника.
Характеристики на токово напрежение (CVC) на MOS транзистора с индуциран канал.
IVC на IGBT е подобен на IVC на полеви транзистор с PN връзка. Както може да се види на графика а), първоначално токът I si нараства правопропорционално на нарастването на напрежението U si. Този участък се нарича омична област (действа законът на Ом) или зона на насищане (транзисторният канал е наситен с носители на заряд). След това, когато каналът се разшири почти до своя максимум, токът I si практически не се увеличава. Тази област се нарича активна зона. .
Когато U si надвиши определена прагова стойност (напрежение на пробив на PN прехода), структурата на полупроводника се разрушава и транзисторът се превръща в обикновен проводник. Този процес не може да бъде възстановен и устройството става неизползваемо.