MOSFET は、3 端子、電圧制御、高入力インピーダンス、およびユニポーラデバイスであり、さまざまな電子回路に不可欠なコンポーネントです。一般に、これらのデバイスは 2 つのタイプのエンハンスメントに分類されます。モスフェット & チャネルがデフォルト状態にあるかどうかに基づいて Mosfet を枯渇させます。ここでも、エンハンスメント MOSFET は p チャネルエンハンスメントに分類され、n チャネルエンハンスメント & デプリーション MOSFET は p チャネルデプレション MOSFET と n チャネルデプレション MOSFET に分類されます。したがって、この記事では、次のようなMOSFETのタイプの1つについて説明します PチャネルMOSFET .

PチャンネルMOSFETとは？

チャネルが正孔としての大部分の電荷キャリアで構成されている MOSFET のタイプは、p チャネル MOSFET として知られています。このMOSFETがアクティブになると、正孔などの電荷キャリアの大部分がチャネル全体を移動します。この MOSFET は、N チャネル MOSFET とは対照的です。これは、N MOSFET では電荷キャリアの大部分が電子であるためです。の P チャネル MOSFET 記号 エンハンスメントモードとディプリーションモードの値を以下に示します。

P チャネル MOSFET シンボル

PチャネルMOSFETには、ソース（S）とドレイン（D）などの2つの端子の間に配置されたPチャネル領域が含まれており、ボディはn領域です。 NチャネルMOSFETと同様に、このタイプのMOSFETにもソース、ドレイン、ゲートなどの3つの端子があります。ここでは、ソース端子とドレイン端子の両方が p 型材料で高濃度にドープされており、この MOSFET で使用される基板のタイプは n 型です。

働く

P チャネル MOSFET の電荷キャリアの大部分は正孔であり、N チャネル MOSFET で使用される電子と比較して、これらの電荷キャリアの移動度は低くなります。 p チャネルと n チャネル MOSFET の主な違いは、p チャネルでは MOSFET をアクティブにするために Vgs から (ゲート端子からソースまで) 負の電圧が必要であるのに対し、n チャネルでは正の VGS 電圧が必要であることです。このため、P チャネルタイプ MOSFET はハイサイドスイッチに最適な選択肢となります。

この MOSFET のゲート端子に負 (-) 電圧を与えると、電子のような酸化物層の下で利用可能な電荷キャリアが基板に押し下げられます。そのため、正孔が占める空乏領域はドナー原子とつながっています。したがって、負 (-) のゲート電圧は、ドレイン領域と p+ ソースから正孔をチャネル領域に引き寄せます。

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

PチャネルMOSFETの種類

利用可能な p チャネル MOSFET には、P チャネルエンハンスメント MOSFET と P チャネルデプレション MOSFET の 2 種類があります。

PチャネルエンハンスメントMOSFET

p チャネルエンハンスメント MOSFET は、軽くドープされた n 基板を使用して簡単に設計されています。ここでは、高濃度にドープされた 2 つの p 型材料が「L」のようにチャネル長で分離されています。薄い二酸化シリコン層は、通常誘電体層と呼ばれる基板上に堆積されます。

この MOSFET では、2 つの P 型材料がソース (S) とドレイン (D) を形成し、アルミニウムは誘電体上のメッキとして使用され、ゲート (G) 端子を形成します。ここでは、MOSFET のソースとボディは単純に GND に接続されています。

PチャネルエンハンスメントMOSFET

負の電圧がゲート (G) 端子に印加されると、電荷の +ve 濃度は、容量効果により誘電体層の下に落ち着きます。反発力のためにn基板で利用可能な電子が移動します。

ドレイン端子に負電圧が印加されると、ドレイン領域内の負電圧が減少し、ゲートとドレイン間の電圧差が減少するため、導電チャネル幅がドレイン領域に向かって減少し、ソースからドレインに電流が供給されます。

MOSFET 内に形成されたチャネルは、ソースからドレインへの電流の流れに対する抵抗を提供します。ここで、チャネルの抵抗は主にチャネルの側面図に依存し、このチャネルの断面はゲート端子に印加される負電圧に依存します。したがって、ソースからドレインへの電流の流れは、ゲート端子に印加される電圧によって制御できるため、MOSFETは電圧制御デバイスとして知られています。正孔濃度がチャネルを形成し、負のゲート電圧内の増加によりチャネル全体の電流の流れが改善されると、これは P – チャネル拡張 MOSFET として知られています。

P チャネルデプリーション MOSFET

p チャネルデプレション MOSFET の構造は、n チャネルデプレション MOSFET に逆になっています。この MOSFET のチャネルは、p 型の不純物が含まれているため、事前に構築されています。負 (-) 電圧がゲート端子に印加されると、n 型の電子のような少数電荷キャリアが p 型チャネルに引き寄せられます。この状態では、ドレインに逆バイアスがかかるとデバイスが導通し始めますが、ドレイン内の負電圧が高まると空乏層が形成されます。

P チャネルデプリーション MOSFET

この領域は、主に正孔によって形成される層濃度に依存します。空乏層の領域幅は、チャネルの導電率の値に影響します。したがって、領域の電圧値の変化によって、電流の流れが制御されます。最後に、ソースが「0」値のままである間、ゲートとドレインは負極性のままになります。

“モーターの整流子の機能は何ですか ”

PチャネルMosfetをどのように使用しますか?

モーターを制御するための相補型 MOSFET スイッチ回路を以下に示します。このスイッチ回路は、P チャネルと N チャネルのような 2 つの MOSFET を使用して、モーターを双方向に制御します。この回路では、これら 2 つの MOSFET を単純に接続して、共通ドレインと GND 基準の間に接続されたモーターを介してデュアル電源を使用する双方向スイッチを生成します。

スイッチとしての相補型MOSFET

入力電圧が LOW になると、回路に接続されている P チャネル MOSFET がオンになり、N チャネル MOSFET がオフになります。これは、回路内のモーターが一方向に回転する結果、ゲートからソースへの接合が負にバイアスされるためです。ここで、モータは +VDD 電源レールを使用して動作します。
同様に、入力が HIGH の場合、N チャネル MOSFET がオンになり、P チャネルデバイスがオフになります。これは、ゲートからソースへの接合が正にバイアスされるためです。ここで、モーターは逆方向に回転します。これは、モーターの端子電圧が -VDD 電源レールを介して供給されると逆になるためです。

その後、モーターの正方向の場合は、P チャネル型 MOSFET を使用してモーターへの +ve 電源を切り替え、逆方向の場合は、N チャネル型 MOSFET を使用してモーターへの -ve 電源を切り替えます。モーター。

ここで、両方の MOSFET がオフになると、モーターは動作を停止します。
MOSFET1 が ON、MOSFET2 が OFF のとき、モータは正方向に回転します。
MOSFET1 がオフ、MOSFET2 がオンのとき、モーターは逆方向に回転します。

P チャネル MOSFET をどのようにテストしますか?

p チャネル MOSFET のテストは、次の手順を使用してデジタルマルチメータを使用して行うことができます。

まず、マルチメータをダイオード範囲に設定する必要があります
MOSFET の印刷面を自分の方に向けて、木製のテーブルに MOSFET を置きます。
デジタルマルチメーターのプローブを使用して、MOSFET のドレイン端子とゲート端子を短絡します。これにより、最初にデバイスの内部容量が放電できるようになるため、MOSFET のテストプロセスに非常に必要です。
次に、マルチメータの赤色のプローブをソース端子に、黒色のプローブをドレイン端子に配置します。
マルチメーターのディスプレイに開回路の読み取り値が表示されます。
その後、MOSFET のソース端子から赤色のプローブを変更せずに、ドレイン端子から黒色のプローブを取り外し、MOSFET のゲート端子に数秒間置き、MOSFET のドレイン端子に戻します。
この時点で、マルチメーターは、マルチメーターのディスプレイに低い値または連続値を表示します。
それだけです。これにより、MOSFET が正常で問題がないことが確認されます。他のタイプの読み値は、欠陥のある MOSFET を特定します。

P チャネル MOSFET の故障モード

MOSFET の故障は、優れた設計、最高級のコンポーネント、および新しいモーターであっても、一見説明のつかない理由で頻繁に発生します。一般に、MOSFET は非常に堅牢ですが、定格を超えるとすぐに故障する可能性があります。ここでは、MOSFET の主な故障モードとその回避方法について説明します。

MOSFET 内で発生した故障を特定することは非常に困難です。なぜなら、故障の正確な原因がわからないからです。ここでは、以下のような MOSFET で発生したいくつかの故障モードをリストしました。

MOSFET全体に大電流が供給されると、常に加熱されます。ヒートシンクが不十分だと、極端な温度によって MOSFET が損傷する可能性もあります。
バッテリーの不良。
雪崩の失敗。
dV/dt 障害。
モーターのブロックまたは詰まり。
加速や減速が速い。
過剰な消費電力。
過剰電流
短絡負荷
異物。

特徴

の PチャネルMOSFET特性 以下で説明します。

これらの MOSFET は電圧制御デバイスです。
これらのデバイスは、高い入力インピーダンス値を持っています。
Pチャネルでは、チャネルの導電性はゲート端子の負極性によるものです。
n チャネルと比較すると、p チャネル MOSFET の特性は類似していますが、ここでは基板の値が同じではないため、唯一の違いは極性です。