Was ist ein MOSFET?
Ein MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ist eine Halbleitervorrichtung. Ein MOSFET wird am häufigsten auf dem Gebiet der Leistungselektronik verwendet. Ein Halbleiter besteht aus einem Material, das weder wie ein Isolator noch wie ein Leiter wirkt. Ein Isolator ist ein natürliches Material, das keinen Strom leitet, z. B. ein trockenes Stück Holz. Ein Leiter ist ein natürliches Material, das Elektrizität leitet oder leitet. Metalle sind die häufigsten Beispiele für Leiter. Halbleitermaterial, aus dem Bauelemente wie ein MOSFET hergestellt sind, weist sowohl isolationsähnliche Eigenschaften als auch leitungsähnliche Eigenschaften auf. Am wichtigsten ist, dass Halbleiter so ausgelegt sind, dass die Leitungs- oder Isolationseigenschaften gesteuert werden können.
Der Transistor ist vielleicht das bekannteste Halbleiterbauelement. Frühe Transistoren verwenden eine Technologie, die als bipolares Material bezeichnet wird. Reines Silizium kann behandelt oder "verfälscht" werden - ein Prozess, der als "Dotierung" bezeichnet wird. Es ist möglich, entweder Material vom p-Typ (positiv) oder Material vom n-Typ (negativ) herzustellen, abhängig von dem Material, das zum "Dotieren" oder Verfälschen des reinen Siliziums verwendet wird. Wenn Sie Material vom Typ p und Material vom Typ n kombinieren, haben Sie ein bipolares Gerät. Der Transistor ist ein grundlegendes Beispiel einer bipolaren Vorrichtung. Der Transistor hat drei Anschlüsse, den Kollektor, den Emitter und die Basis. Der Strom im Basisanschluss wird verwendet, um den Stromfluss zwischen dem Emitter und dem Kollektor zu steuern.
Die MOSFET-Technologie ist eine Erweiterung der Bipolartechnologie. Sowohl das n- als auch das p-Material werden weiterhin verwendet, es werden jedoch Metalloxidisolatoren hinzugefügt, um einige Leistungsverbesserungen zu erzielen. Normalerweise gibt es immer noch nur drei Terminals, aber sie haben jetzt die folgenden Namen: Source, Drain und Gate. Der Feldeffektteil des Namens bezieht sich auf die Methode zur Steuerung des Elektronen- oder Stromflusses durch das Gerät. Der Strom ist proportional zum elektrischen Feld, das sich zwischen dem Gate und dem Drain entwickelt.
Eine weitere wichtige Verbesserung gegenüber der Bipolartechnologie besteht darin, dass ein MOSFET einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Dies bedeutet, dass mit zunehmender Temperatur des Geräts die Tendenz zum Leiten von Strom abnimmt. Diese Funktion ermöglicht es dem Designer, sie problemlos parallel zu verwenden, um die Systemkapazität zu erhöhen. Eine bipolare Enteisung hat den gegenteiligen Effekt. Mit der MOSFET-Technologie teilen sich parallel geschaltete Geräte auf natürliche Weise den Strom. Wenn ein Gerät versucht, mehr als seinen Anteil zu leiten, erwärmt es sich und die Tendenz, Strom zu leiten, nimmt ab, wodurch der Strom durch das Gerät abnimmt, bis sich alle Geräte wieder gleichmäßig teilen. Parallele bipolare Geräte hingegen erhöhen die Temperatur, wenn ein Gerät beginnt, mehr Strom zu leiten. Dies bedeutet, dass mehr Strom auf dieses Gerät fließt, was zu einem weiteren Temperaturanstieg und einem weiteren Stromanstieg führt. Dies ist ein außer Kontrolle geratener Zustand, der das Gerät schnell zerstört. Aus diesem Grund ist es viel schwieriger, bipolare Bauelemente parallel zu schalten, und der Grund, warum MOSFET-Bauelemente heute die beliebtesten Leistungshalbleitertransistoren sind.