توضیح کامل انواع ماسفت (MOSFET) به زبان ساده
ماسفت به انگلیسی MOSFET مخفف Metal Oxide Field Effect Transistor یک ترانزیستور voltage controlled و Field Effect است که پایه Gate آن از کانال جریان با یک عایق ضخیم جدا شده است.
پایه ها
ماسفت بر اساس ولتاژ gate-source جریان را کنترل میکند, و دارای ۳ پایه زیر است.
- Gate
- Drain
- Source
| Mosfet Type | ${V_{GS} = +ve}$ | ${V_{GS} = 0}$ | ${V_{GS} = -ve}$ |
|---|---|---|---|
| N-Channel Depletion | ON | ON | OFF |
| N-Channel Enhancement | ON | OFF | OFF |
| P-Channel Depletion | OFF | ON | ON |
| P-Channel Enhancement | OFF | OFF | ON |
Gate
ترمینال gate جریان بین source و drain را با ایجاد یک Electric Field کنترل میکند, و جریان بین source و drain با ولتاژ اعمال شده به gate متناسب است؛ از آنجا که پایه Gate بطور کامل از دیگر پایه ها عایق شده, هیچ جریانی هیچ گاه از این پایه عبور نمیکند.
Drain
Source
انواع
| Mosfet Type | $V_{GS}=+V_e$ | $V_{GS}=0$ | $V_{GS}=-V_e$ |
|---|---|---|---|
| N-Channel Depletion | روشن | روشن | خاموش |
| P-Channel Depletion | خاموش | روشن | روشن |
| N-Channel Enhancement | روشن | خاموش | خاموش |
| P-Channel Enhancement | خاموش | خاموش | روشن |
به زبان ساده تر
- برای N-type enhancement: یک ولتاژ "مثبت" میان gate-source سوئیچ را روشن میکند.
- برای P-type enhancement: یک ولتاژ "منفی" میان gate-source سوئیچ را روشن میکند.
- برای N-type Depletion: یک ولتاژ "منفی" میان gate-source سوئیچ را خاموش میکند.
- برای P-type Depletion: یک ولتاژ "مثبت" میان gate-source سوئیچ را خاموش میکند.
انواع مطابق عملکرد
ماسفت ها, به نواع طراحی و عملکرد در دسترس هستند.
Depletion Type
نماد ماسفت در این حالت, با خطوط ممتد بین source و drain است؛ ترنزیستور با $V_{GS}$ یا Gate-Source ولتاژ 0 یا ولتاژ threshold صفر, به صورت پیش فرض همواره یک switch روشن یا ON خواهد بود.
Enhancement Type
نماد ماسفت در این حالت, با خطوط منفصل بین source و drain است؛ ترنزیستور با $V_{GS}$ یا Gate-Source ولتاژ 0 یا ولتاژ threshold صفر, به صورت پیش فرض همواره یک سوئیچ خاموش یا OFF خواهد بود؛ در این حالت, ماسفت با دریافت ولتاژ GS مثبت, جریان بین SD را enhance خواهد کرد.
انواع مطابق کانال
مانند BJT و دیگر انواع ترانزیستور, MOSFET نیز در قسمت نیمه هادی خود, دو نوع Negative یا N و Positive یا P دارد.
N-Channel
نماد این ترانزیستور با یک فلش به درون ترانزیستور شناخته میشود؛ در این نوع MOSFET, نیمه هادی در هردو کانال source و drain از نوع negative است.
P-Channel
نماد این ترانزیستور با یک فلش به بیرون ترانزیستور شناخته میشود؛ در این نوع MOSFET, نیمه هادی در هردو کانال source و drain از نوع positive است.
کاربرد
از آنجا که مصرف انرژی در MOSFET بسیار پایین است, کاربرد بسیار ویژهای در مدار ها به عنوان سوئیچ و امپلیفایر دارد؛ ماسفت به صورت گسترده در طراحی ریز پردازنده ها, حافظه کامپیوتر ها, ماشین حساب ها و دروازه های منطقی کاربرد دارد.
Switch
مهم ترین کاربرد MOSFET کنترل جریان با یک عامل الکتریکی بجای مکانیکی است؛ همانطور که توضیح داده شد, جریان source-drain با ولتاژ gate-source متناسب است هرچند این تناسب خطی نیست.
Amplifier
Logic Gate
ویژگی بسیار مثبت دروازه های منطقی مبتنی بر CMOS مصرف بسیار اندک انرژی در هنگام switching و در نتیجه نویز پایین تر است.