金属酸化物半導体電界効果トランジスタまたは MOSFET ソース、ドレイン、ゲート、ボディなどの端子で構成され、回路内の電圧を増幅または切り替える電圧制御デバイスであり、デジタルアプリケーション用の IC にも広く使用されています。これらは、アンプやフィルターなどのアナログ回路でも使用されます。 MOSFET は、主に次の欠点を克服するように設計されています。事実ドレイン抵抗が高く、入力インピーダンスが中程度で、動作が遅いなどです。 MOSFETにはエンハンスメントモードとデプリーションモードの2種類があります。この記事では、MOSFETのタイプの1つ、つまり デプレッションモード MOSFET – タイプ、アプリケーションでの作業。

デプレッションモードMOSFETとは？

接続時にゲート電圧を印加せずに通常はオンになる MOSFET は、デプレッションモード MOSFET として知られています。このMOSFETでは、電流はドレイン端子からソースに向かって流れます。このタイプの MOSFET は、通常のデバイスとしても知られています。

MOSFET のゲート端子に電圧が印加されると、ドレインからソースチャネルへの抵抗が大きくなります。ゲート - ソース間電圧がさらに上昇すると、ドレインからソースへの電流の流れは、ドレインからソースへの電流の流れが止まるまで減少します。

詳細については、このリンクを参照してください。スイッチとしてのMOSFET

デプリーションモード MOSFET 記号

p チャネルと n チャネルの空乏モード MOSFET 記号を以下に示します。これらの MOSFET では、矢印記号は P タイプまたは N タイプなどの MOSFET のタイプを表します。矢印記号が方向の内側にある場合は n チャネルであり、矢印記号が外側にある場合は p チャネルです。

デプリーション MOSFET 記号

デプリーションモード MOSFET はどのように機能しますか?

デプレッション MOSFET はデフォルトでアクティブになっています。ここでは、ソース端子とドレイン端子が物理的に接続されています。 MOSFETの働きを理解するために、デプリーションMOSFETの種類を理解しましょう。

デプレッションモードMOSFETの種類

の デプレッションモードMOSFET構造 タイプによって異なります。 MOSFET には、p チャネル空乏モードと n チャネル空乏モードの 2 つのタイプがあります。そのため、各タイプのデプレッションモード MOSFET 構造とその動作について以下で説明します。

NチャンネルデプリーションMOSFET

N-Channel Depletion MOSFET の構造を以下に示します。このタイプのデプレション MOSFET では、ソースとドレインが N 型半導体の小さなストリップで接続されています。この MOSFET で使用される基板は P 型半導体であり、電子はこのタイプの MOSFET の多数電荷キャリアです。ここでは、ソースとドレインが高濃度にドープされています。

N チャネルデプレッションモード MOSFET の構造は、エンハンスメントモード n チャネル MOSFET と比較して同じですが、動作が異なります。ソース端子とドレイン端子の間のギャップは、n型不純物で構成されています。

NチャネルデプリーションMOSFET

ソースとドレインのように両端子間に電位差を与えると、基板のn領域全体に電流が流れます。この MOSFET のゲート端子に負の電圧が印加されると、電子などの電荷キャリアが反発され、誘電体層の下の n 領域内に移動します。そのため、電荷キャリアの枯渇がチャネル内で発生します。

したがって、チャネル全体の導電率が低下します。この状態で GATE 端子に同じ電圧を加えるとドレイン電流が減少します。負電圧がさらに増加すると、 ピンチオフモード .

ここで ドレイン電流 チャネル内の電荷キャリアの枯渇を変更することによって制御されるため、これは呼ばれます デプリーション MOSFET .ここで、ドレイン端子は +ve 電位にあり、ゲート端子は -ve 電位にあり、ソースは「0」電位にあります。したがって、ソースからゲートに比べてドレインからゲートへの電圧変動が大きいため、ソース端子に比べてドレインまでの空乏層幅が大きい。

Pチャネル空乏MOSFET

P チャネルデプレション MOSFET では、P 型の半導体の小さなストリップがソースとドレインを接続します。ソースとドレインは P 型半導体で、基板は N 型半導体です。電荷担体の大部分は正孔です。

p チャネル空乏型 MOSFET の構造は、n チャネル空乏型 MOSFET とは正反対です。この MOSFET には、 ソースとドレイン領域 これは高濃度にドープされています p型不純物。 そこで、このMOSFETでは、図のようにn型基板が使われ、チャネルはp型になっています。

“標準1抵抗値表 ”

P チャネルデプリーション MOSFET

MOSFET のゲート端子に +ve 電圧を印加すると、p 型領域の電子などの少数電荷キャリアが静電作用により引き寄せられ、固定された負の不純物イオンが形成されます。そのため、空乏領域がチャネル内に形成され、その結果、チャネルの導電率が低下します。このように、ゲート端子に＋ｖｅ電圧を印加することにより、ドレイン電流を制御する。

このタイプのデプレッション型 MOSFET を動作させるには、ゲート電圧を 0V にし、ドレイン電流値を大きくしてトランジスタを動作領域にする必要があります。そこで、もう一度この MOSFET をオンにするために、ソース端子に +ve 電圧を与えます。したがって、十分な正の電圧があり、ベース端子に電圧が印加されていない場合、このMOSFETは最大動作になり、大電流になります。

Pチャネル空乏MOSFETを非アクティブ化するには、ドレインに電力を供給するバイアス正電圧を遮断する2つの方法があります。それ以外の場合は、ゲート端子に-ve電圧を印加できます。 -ve 電圧がゲート端子に供給されると、電流は減少します。ゲート電圧がさらに負になると、カットオフまで電流が減少し、MOSFET は「オフ」状態になります。したがって、これにより、大きなソースからドレインへの電流が停止します。

そのため、この MOSFET のゲート端子にさらに -ve 電圧が供給されると、この MOSFET が伝導する電流が少なくなり、ソース - ドレイン端子に流れる電流が少なくなります。ゲート電圧が特定の -ve 電圧しきい値に達すると、トランジスタがオフになります。したがって、-ve電圧はトランジスタをオフにします。

特徴

の ドレインMOSFET特性 以下で説明します。

NチャネルデプレションMOSFETのドレイン特性

nチャネルディプリーションMOSFETのドレイン特性を以下に示します。これらの特性は、VDS と IDSS の間にプロットされます。 VDS 値を増やし続けると、ID が増加します。一定の電圧を超えると、ドレイン電流 ID は一定になります。 Vgs = 0 のときの飽和電流値を IDSS と呼びます。

印加される電圧が負の場合は常に、ゲート端子のこの電圧が電子のような電荷キャリアを基板に押し込みます。また、この p 型基板内の正孔もこれらの電子に引き寄せられます。したがって、この電圧により、チャネル内の電子は正孔と再結合します。再結合の速度は、印加される負電圧に依存します。

NチャネルMOSFETのドレイン特性

この負の電圧を増加させると、再結合率も増加するため、数が減少します。このチャネル内で利用可能な電子の数を減らし、電流の流れを効果的に減らします。

上記の特性を観察すると、VGS 値が負になると、ドレイン電流が減少することがわかります。ある電圧で、この負の電圧はゼロになります。この電圧はピンチオフ電圧として知られています。

このMOSFETは正の電圧でも機能するため、ゲート端子に正の電圧を印加すると、電子がNチャネルに引き寄せられます。だからいいえ。このチャネル内の電子の数が増加します。したがって、このチャネル内の電流の流れは増加します。したがって、正の Vgs 値の場合、ID は IDSS よりも大きくなります。

NチャネルデプレションMOSFETの伝達特性

JFETに似たNチャネルデプリーションMOSFETの伝達特性を以下に示します。これらの特性は、固定 VDS 値の ID と VGS の間の主な関係を定義します。正の VGS 値の場合、ID 値も取得できます。

そのため、特性の曲線は右側に伸びます。 VGS 値が正の場合は常に、いいえ。チャネル内の電子の数が増加します。 VGS が正の場合、この領域は増強領域です。同様に、VGS が負の場合、この領域は枯渇領域として知られています。

N チャネル空乏 MOSFET 転送特性

ID と Vgs の主な関係は、ID = IDSS (1-VGS/VP)^2 で表すことができます。この式を使用して、Vgs の ID 値を見つけることができます。

PチャネルディプリーションMOSFETのドレイン特性

PチャネルディプリーションMOSFETのドレイン特性を以下に示します。ここで、VDS 電圧は負、Vgs 電圧は正です。 Vgs を上げ続けると、Id(ドレイン電流) は減少します。ピンチオフ電圧では、この Id(ドレイン電流) はゼロになります。 VGS が負になると、ID 値は IDSS よりも高くなります。

PチャネルデプレションMOSFETの伝達特性

P チャネルデプレション MOSFET の伝達特性を以下に示します。これは、n チャネルデプレション MOSFET 伝達特性の鏡像です。ここで、ドレイン電流は、カットオフポイントから IDSS までの正の VGS 領域で増加し、負の VGS 値が増加すると増加し続けることがわかります。

PチャネルデプリーションMOSFETのドレイン＆トランスファー特性

アプリケーション

デプリーション MOSFET のアプリケーションには、次のようなものがあります。

このデプレション MOSFET は、定電流源およびリニアレギュレータ回路で使用できます。 パストランジスタ .
これらは、起動補助電源回路で広く使用されています。
通常、これらのMOSFETは、電圧が印加されていないときにオンになります。つまり、通常の状態で電流を流すことができます。したがって、これはデジタル論理回路で負荷抵抗として使用されます。
これらは、PWM IC 内のフライバック回路に使用されます。
これらは、テレコムスイッチ、ソリッドステートリレーなどで使用されています。
この MOSFET は、電圧スイープ回路、電流モニター回路、LED アレイドライバー回路などで使用されます。

したがって、これは枯渇モードの概要です MOSFET – 動作中アプリケーションで。エンハンスメントモードMOSFETとは何ですか？