12.17 : MOSFET: השבחה

MOSFETs השבחה הם רכיבים מרכזיים באלקטרוניקה, המובחנים ביכולתם לפעול כמתגים יעילים ביותר. הם חלק מהמשפחה הגדולה יותר של טרנזיסטורי שדה-אפקט של מתכת-תחמוצת (MOSFET). הם זמינים בשני סוגים: p-channel ו-n-channel, כל אחד מהם מותאם לפעולות קוטביות ספציפיות.

בצורתם הבסיסית, MOSFETs השבחה הם בדרך כלל לא מוליכים כאשר מתח מקור השער (V_gs) הוא אפס. מצב ברירת המחדל 'כבוי' זה אומר שאין זרם זורם בין מסופי השפך והמקור אלא אם מוחל V_gs חיובי. כאשר מתח זה מופעל, הוא יוצר שדה חשמלי המושך אלקטרונים (עבור n-channel) או חורים (עבור p-channel) לעבר שכבת התחמוצת, ולמעשה יוצר מה שמכונה שכבת היפוך. שכבה זו יוצרת תעלה מוליכה בין המקור לניקוז, המאפשרת לזרום לזרם.

התכונה הייחודית של MOSFETs בהשבחה היא היכולת שלהם לשלוט בגודל זרם שפך (id) על ידי התאמת V_gs. הגדלת V_gs משפרת את המוליכות של הערוץ, ובכך מאפשרת יותר זרם לעבור דרכו. מערכת היחסים הזו בין V_gs ל-I_D הופכת את המכשירים הללו למצוינים עבור יישומי בקרת דיוק, כגון התאמת בהירות של נורות LED באמצעות עמעם. כאן, סיבוב הכפתור של העמעם משתנה V_gs; במתח אפס, הנוריות כבויות, והגדלת המתח מבהירה את הנוריות בהדרגה.

יתרה מזאת, MOSFETs השבחה הם אידיאליים למעגלי מיתוג מתח ויצירת שערים לוגיים מסוג CMOS במעגלים משולבים בשל הקלט הגבוה שלהם והתנגדות ההפעלה הנמוכה שלהם. מאפיינים אלה מאפשרים מיתוג יעיל ומהיר עם אובדן חשמל מינימלי, מה שהופך את MOSFETs השבחה חיוניים בעיצוב אלקטרוני מודרני.