12.17 : MOSFET: tryb ulepszeń

Tranzystory MOSFET w trybie ulepszonym to kluczowe komponenty elektroniki, wyróżniające się możliwością działania jako wysoce wydajne przełączniki. Należą do większej rodziny tranzystorów polowych z tlenkiem metalu i półprzewodnikami (MOSFET). Są dostępne w dwóch typach: z kanałem p i kanałem n, każdy dostosowany do określonej polaryzacji.

W swojej podstawowej formie tranzystory MOSFET w trybie wzmocnienia są zazwyczaj nieprzewodzące, gdy napięcie źródło-bramka (V_gs) wynosi zero. Ten domyślny stan „wyłączony” oznacza, że ​​pomiędzy zaciskami drenu i źródła nie przepływa prąd, chyba że zostanie zastosowane dodatnie V_gs. Po przyłożeniu tego napięcia generuje ono pole elektryczne, które przyciąga elektrony (w przypadku kanału n) lub dziury (w przypadku kanału p) w kierunku warstwy tlenku, skutecznie tworząc tak zwaną warstwę inwersyjną. Warstwa ta tworzy kanał przewodzący pomiędzy źródłem a drenem, umożliwiając przepływ prądu.

Unikalną cechą tranzystorów MOSFET w trybie wzmocnienia jest ich zdolność do kontrolowania wielkości prądu drenu (i_d) poprzez regulację V_gs. Zwiększenie V_gs zwiększa przewodność kanału, umożliwiając w ten sposób przepływ większej ilości prądu. Ta zależność między V_gs i id sprawia, że ​​urządzenia te doskonale nadają się do zastosowań związanych z precyzyjnym sterowaniem, takich jak regulacja jasności świateł LED za pomocą ściemniacza. Tutaj obracanie pokrętła ściemniacza zmienia V_gs; przy zerowym napięciu diody LED są wyłączone, a zwiększanie napięcia powoduje stopniowe rozjaśnianie diod LED.

Co więcej, tranzystory MOSFET w trybie ulepszonym idealnie nadają się do obwodów przełączania mocy i tworzenia bramek logicznych typu CMOS w układach scalonych ze względu na ich wysoki poziom wejściowy i niską rezystancję włączenia. Te cechy umożliwiają wydajne, szybkie przełączanie przy minimalnych stratach mocy, dzięki czemu tranzystory MOSFET w trybie ulepszonym są niezbędne w nowoczesnych projektach elektronicznych.