12.17 : Полевой МОП-транзистор: расширенный режим

МОП-транзисторы расширенного режима являются ключевыми компонентами электроники, отличающимися своей способностью действовать как высокоэффективные переключатели. Они являются частью более крупного семейства металлооксидных полупроводниковых полевых транзисторов (MOSFET). Они доступны в двух типах: p-канальные и n-канальные, каждый из которых предназначен для работы с определенной полярностью.

В своей базовой форме полевые МОП-транзисторы расширенного режима обычно не проводят ток, когда напряжение затвор-исток (V_gs) равно нулю. Это состояние «выключено» по умолчанию означает, что между клеммами стока и истока ток не протекает, если не применяется положительное напряжение V_gs. Когда прикладывается это напряжение, оно генерирует электрическое поле, которое притягивает электроны (для n-канала) или дырки (для p-канала) к оксидному слою, эффективно создавая так называемый инверсионный слой. Этот слой образует проводящий канал между истоком и стоком, позволяя току течь.

Уникальной особенностью МОП-транзисторов расширенного режима является их способность контролировать величину тока стока (i_d) путем регулировки V_gs. Увеличение V_gs увеличивает проводимость канала, тем самым позволяя проходить большему току. Такое соотношение между V_gs и id делает эти устройства превосходными для приложений точного управления, таких как регулировка яркости светодиодных фонарей с помощью диммера. Здесь вращение ручки диммера изменяет V_gs; при нулевом напряжении светодиоды выключены, а при увеличении напряжения яркость светодиодов постепенно увеличивается.

Кроме того, МОП-транзисторы расширенного режима идеально подходят для схем переключения мощности и создания логических элементов КМОП-типа (комплементарный МОП-транзистор) в интегральных схемах благодаря их высокому входному значению и низкому сопротивлению в открытом состоянии. Эти характеристики обеспечивают эффективное, высокоскоростное переключение с минимальными потерями мощности, что делает МОП-транзисторы расширенного режима незаменимыми в современной электронной конструкции.