ترانزیستور ماسفت MOSFET چیست و چگونه کار می کند؟

ماسفت یک قطعه الکترونیکی است که به عنوان یک سوئیچ کنترل شده الکتریکی عمل می کند.

ماسفت (MOSFET) مخفف (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) به معنای ترانزیستور اثر میدانی فلز-اکسید-نیمه هادی است. ترانزیستورها دستگاه های الکتریکی کوچکی هستند که در ساعت های زنگ دار، ماشین حساب ها و شاید معروف ترین آنها در کامپیوترها استفاده می شود. آنها برخی از اساسی ترین بلوک های ساختمان الکترونیک مدرن هستند. چند ماسفت سیگنال های آنالوگ را تقویت یا پردازش می کنند و بیشتر در الکترونیک دیجیتال استفاده می شود.

ماسفت ها مانند دریچه یا سرپوش های برق عمل می کنند. آنها یک اتصال ورودی دارند ("gate یا گیت") که برای کنترل جریان برق بین دو اتصال دیگر ("source یا منبع" و "drain یا تخلیه") استفاده می شود. به عبارت دیگر، گیت به عنوان سوئیچ عمل می کند که دو خروجی را کنترل می کند. به یک سوئیچ نور با قابلیت تنظیم نور فکر کنید: خود دکمه "روشن"، "خاموش" یا جایی در میان را انتخاب می کند و روشنایی نور را کنترل می کند. به یک ماسفت به جای کلید چراغ فکر کنید: سوئیچ خود "گیت" است، "منبع" برقی است که وارد خانه می شود و "تخلیه" لامپ است.

نام MOSFET ساختار و عملکرد ترانزیستور را توصیف می کند. MOS به این واقعیت اشاره دارد که ماسفت با لایه بندی فلز ("گیت") روی اکسید (عایق که از جریان الکتریسیته جلوگیری می کند) روی نیمه هادی ("منبع" و "تخلیه") ساخته می شود. FET عمل گیت را بر روی نیمه هادی توصیف می کند. یک سیگنال الکتریکی به گیت فرستاده می شود که یک میدان الکتریکی ایجاد می کند که ارتباط بین "منبع" و "تخلیه" را تغییر می دهد.

تقریباً همه ماسفت ها در آی سی ها استفاده می شوند. از سال 2008، امکان قرار دادن 2,000,000,000 ترانزیستور در یک آی سی وجود دارد. در سال 1970، این تعداد حدود 2000 بود.

انواع ماسفت ها شامل موارد زیر می شوند:

· حالت بهبود ماسفت N-Channel

سوئیچ بین "منبع" و "تخلیه" معمولاً خاموش است. می توانید کلید را با اعمال ولتاژ مثبت به "گیت" روشن کنید، بنابراین ولتاژ آن بالاتر از "منبع" است.

· حالت بهبود ماسفت کانال P

سوئیچ بین "منبع" و "تخلیه" معمولاً خاموش است. شما می توانید کلید را با اعمال ولتاژ منفی به "گیت" روشن کنید، بنابراین ولتاژ آن کمتر از "منبع" است.

· حالت تخلیه ماسفت N-Channel

سوئیچ بین "منبع" و "تخلیه" معمولا روشن است. می توانید با اعمال ولتاژ منفی به "گیت"، کلید را خاموش کنید، بنابراین ولتاژ آن کمتر از "منبع" است.

· حالت تخلیه ماسفت P-Channel

سوئیچ بین "منبع" و "تخلیه" معمولا روشن است. می توانید با اعمال ولتاژ مثبت به "گیت" کلید را خاموش کنید، بنابراین ولتاژ آن بالاتر از "منبع" است.

لازم به ذکر است که ماسفت های P-Channel حالت تخلیه معمولاً در دسترس نیستند.

تفاوت بین ماسفت ها

· مدارهای مجتمع یا آی سی ها

یک قطعه کوچک سیلیکونی می تواند میلیون ها ماسفت بر روی خود داشته باشد. همین است که یک آیسی را ایجاد می کند. برای جزئیات بیشتر به مطلب انواع آی سی در ویرگول مراجعه کنید.

بقیه این بخش در مورد ماسفت های تکی یا single با سه اتصال است.

· حرارت

اگر ماسفت تا حدی روشن باشد، برق عبوری از آن را کاهش می دهد. این کار را با تبدیل مقداری نیرو به گرما انجام می دهد. حتی اگر روشن باشد، باز هم مقداری برق را به گرما تبدیل می کند. ماسفت دارای مقاومت است. هنگامی که جریان از تخلیه ماسفت به منبع آن جریان می یابد، افت ولتاژ وجود خواهد داشت. جریان و ولتاژ را ضرب کنید تا تلفات برق را بدست آورید. آن نیروی از دست رفته تبدیل به گرما می شود. ماسفت معمولاً با عبور دادن آن به هوا باید از شر گرما خلاص شود.

ماسفت های کوچکتر هوای مجاور را گرم می کنند. برخی از ماسفت ها باید روی یک برد مدار قرار داشته باشند که فضای بیشتری برای گرم کردن هوای بیشتری دارد. ماسفت های پرقدرت باید روی هیت سینک باشند. هیت سینک یک قطعه فلزی بزرگ با پره هایی است که گرما را در یک منطقه بزرگ به هوا منتقل می کند. همچنین ممکن است به یک فن برای فشار دادن هوای زیادی روی هیت سینک نیاز داشته باشند.

کاربردهای ماسفت چیست؟

· تقویت کننده های ماسفت به طور گسترده در کاربردهای فرکانس رادیویی استفاده می شود.

· به عنوان یک عنصر پسیو مانند مقاومت، خازن و سلف عمل می کند.

· موتورهای DC را می توان توسط ماسفت های قدرتی تنظیم کرد.

· سرعت سوئیچینگ بالای ماسفت ها آن را به انتخابی ایده آل در طراحی مدارهای چاپر تبدیل کرده است.

مزیت استفاده از ترانزیستور ماسفت چیست؟

· امپدانس ورودی بسیار بالاتری نسبت به JFET دارند.

· به دلیل مقاومت کمتر کانال، مقاومت تخلیه بالایی دارند.

· تولید آنها آسان است.

· در مقایسه با JFET ها از سرعت عملیات بالایی پشتیبانی می کنند.

در صورتیکه این مطلب برای شما کاربردی بود، لطفا آن را به اشتراک گذاشته و نظر خود را در قسمت نظرات برای ما بنویسید.