Короче говоря, принцип работы полевого-транзистора (FET) заключается в том, что «ток ID, текущий между стоком и истоком через канал, контролируется обратным-смещенным напряжением на затворе, образованным pn-переходом между затвором и каналом». Точнее, ширина канала внутреннего потока, т. е. площадь поперечного сечения канала, контролируется изменением расширения обедненного слоя, вызванным изменением обратного смещения pn-перехода. В области не-насыщения, где VGS=0, расширение переходного слоя не очень велико. В соответствии с электрическим полем VDS, приложенным между стоком и истоком, часть электронов в области истока оттягивается стоком, т. е. ток ID течет от стока к истоку. Переходный слой, простирающийся от затвора к стоку, блокирует часть канала, вызывая насыщение ID. Это состояние называется отключение-выключением. Это означает, что переходный слой блокирует часть канала, но ток не отсекается.
В переходном слое, поскольку нет свободного движения электронов и дырок, он в идеальных условиях обладает почти изолирующими свойствами, и ток обычно течет очень медленно. Однако в этот момент электрическое поле между стоком и истоком фактически находится вблизи нижней части стока и затвора, где два переходных слоя находятся в контакте. Электроны с высокой - скоростью, увлекаемые дрейфовым электрическим полем, проходят через переходный слой. Поскольку напряженность дрейфового электрического поля остается практически постоянной, происходит насыщение ID. Во-вторых, VGS изменяется в отрицательном направлении, делая VGS=VGS(off), после чего переходный слой примерно покрывает всю область. Кроме того, большая часть электрического поля VDS прикладывается к переходному слою, притягивая электроны в направлении дрейфа, оставляя только очень короткую часть вблизи источника, что еще больше предотвращает протекание тока.
Схема переключателя мощности МОП-транзистора с полевым-эффектом
МОП-транзисторы с полевым-эффектом также известны как металл-оксидные-полупроводниковые полевые-транзисторы (МОП-транзисторы). Обычно они бывают двух типов: режим истощения-и режим улучшения-. МОП-транзисторы-режима расширения можно разделить на типы NPN и PNP. Тип NPN обычно называется каналом N-, а тип PNP также называется каналом P-. Для полевого транзистора с N-каналом-эффектом (FET) исток и сток подключены к полупроводнику типа N-, и аналогично для полевого транзистора с каналом P-исток и сток подключены к полупроводнику типа P-. Выходной ток полевого транзистора контролируется входным напряжением (или электрическим полем) и может считаться минимальным или отсутствующим. Это приводит к высокому входному сопротивлению, поэтому его называют полевым транзистором (FET).
Когда на диод подается прямое напряжение (клемма P- к плюсу, клемма N- к минусу), диод проводит ток, и через его PN-переход течет ток. Это связано с тем, что когда к полупроводнику типа P- прикладывается положительное напряжение, отрицательные электроны в полупроводнике типа N- притягиваются к полупроводнику типа P- с положительным напряжением, а положительные электроны в полупроводнике типа P- движутся к полупроводнику типа N-, создавая таким образом проводящий ток. Аналогично, когда к диоду приложено обратное напряжение (вывод P-подключен к отрицательному выводу, а вывод N-к положительному выводу), отрицательное напряжение прикладывается к полупроводнику типа P-. Положительные электроны концентрируются в полупроводнике типа P-, а отрицательные электроны концентрируются в полупроводнике типа N-. Поскольку электроны не движутся, через PN-переход ток не течет, и диод отключается. Когда на затворе нет напряжения, как анализировалось ранее, ток между истоком и стоком не течет, и МОП-транзистор находится в выключенном состоянии (рис. 7а). Когда к затвору N--канального МОП-МОП-транзистора прикладывается положительное напряжение, под действием электрического поля отрицательные электроны из истока и стока полупроводника типа N- притягиваются к затвору. Однако из-за закупорки оксидной пленки электроны накапливаются в полупроводнике типа P- между двумя каналами N- (см. рисунок 7b), образуя таким образом ток и делая исток и сток проводящими. Можно представить, что два полупроводника типа N- соединены каналом, и установление напряжения на затворе эквивалентно построению моста между ними. Размер этого моста определяется напряжением на затворе.
C-Полевой МОП-транзистор-Эффектный транзистор (МОП-транзистор расширенного режима-Полевой-Эффект)
Эта схема сочетает в себе полевой МОП-транзистор с-P-каналом-эффектом (EMT) и полевой МОП-транзистор с -N-каналом-эффектом (N-полевой МОП-транзистор с эффектом N-канала-. Когда на входе низкий уровень, P-канальный полевой-транзистор МОП включается, а его выход подключается к положительной клемме источника питания. Когда на входе высокий уровень, N-канальный полевой-транзистор включается, а его выход соединяется с землей. В этой схеме P-канальный и N-канальный полевые-транзисторы всегда работают в противоположных состояниях, причем их входная и выходная фазы поменяны местами. Эта операция позволяет увеличить выходной ток. Одновременно из-за тока утечки полевой МОП-транзистор выключается до того, как напряжение затвора достигнет 0 В, обычно когда напряжение затвора составляет менее 1–2 В. Напряжение выключения-незначительно варьируется в зависимости от конкретного полевого-МОП-транзистора. Такая конструкция предотвращает короткое замыкание, вызванное одновременным проведением обоих транзисторов.
