Dalam NMOS, apakah arus mengalir dari sumber ke saluran atau sebaliknya?

23

Halaman Wikipedia ini membingungkan saya: http://en.wikipedia.org/wiki/MOSFET

Gambar yang membingungkan saya

Gambar di atas membingungkan saya. Untuk saluran-N, ini menunjukkan polaritas dioda yang menuju ke sumber di beberapa, tetapi jauh dari sumber di yang lain.

Saya bertanya-tanya terminal mana yang harus dihubungkan ke sumber daya (yaitu terminal baterai positif) dan yang harus terhubung ke pengguna daya (yaitu motor listrik).

mosfet nmos polarity

— PitaJ
sumber

15

Arus konvensional mengalir dari Drain ke Source di N Channel MOSFET.
Panah menunjukkan arah dioda tubuh dalam MOSFET dengan dioda parsitic antara sumber dan tiriskan melalui substrat. Dioda ini hilang dalam silikon pada saphire.

2a adalah topologi JFet yang sangat berbeda.

2d adalah MOSFET tanpa dioda tubuh. SAYA'

\ 2e adalah mode penipisan FET - aktif tanpa tegangan gerbang dan mengambil tegangan negatif untuk mematikan FET. Jadi dioda memiliki polaritas lain kalau tidak dioda tubuh akan melakukan setiap kali ada tegangan gerbang.

— Russell McMahon
sumber

Biasanya Anda menggunakan 2d (bahkan lebih baik, tanpa panah, karena sumber / saluran ditentukan oleh tegangan, dan bukan apriori) di sirkuit digital. Massal, pada kenyataannya, biasanya terhubung ke rel (VCC atau GND, tergantung pada polaritas MOSFET). Tapi ya, ada "MOSFET" tanpa dioda tubuh: transistor film tipis (baik organik atau anorganik) adalah contohnya.

— next-hack

@ next-hack (2) Ya. Juga mengisolasi perangkat substrat seperti Silicon on Saphire. (1) Saya tidak suka simbol tanpa panah. Komentar "... ditentukan oleh voltase ..." Anda agak ambigu (tidak salah per se - hanya makna yang tidak pasti di sini.) Perangkat fisik yang diberikan selalu berupa saluran P atau N dan sumber serta identitas ketiganya terminal tidak berubah. Saluran ditingkatkan dalam 2 kuadran oleh Vgs sehingga dalam misalnya aliran arus saluran N mungkin D ke S atau S ke D TETAPI Vgs harus selalu positif untuk menghidupkan perangkat. Saya tahu Anda tahu ini, tetapi saya membaca komentar Anda sebagai menyarankan sebaliknya

— Russell McMahon

Ya, maaf, saya merujuk ke MOSFET planar di IC, di mana mereka simetris, dan mereka digambarkan sebagai perangkat terminal 3, karena substrat terhubung ke VDD (pMOSFETs) atau GND (nMOSFETs).

— next-hack

41

Ketika saluran ada di MOSFET, arus dapat mengalir dari saluran ke sumber atau dari sumber ke saluran - ini adalah fungsi dari bagaimana perangkat terhubung dalam rangkaian. Saluran konduksi tidak memiliki polaritas intrinsik - itu seperti resistor dalam hal itu.

Dioda tubuh intrinsik di dalam MOSFET sejajar dengan saluran konduksi. Ketika saluran konduksi hadir, dioda di-shunt dan arus mengalir melalui jalur yang paling tidak resistan (saluran). Ketika saluran mati, dioda berada di sirkuit dan akan melakukan atau memblokir tergantung pada sumber arus polaritas.

Seperti yang ditunjukkan gambar Anda, ada perangkat N-channel dan P-channel, serta perangkat tambahan dan mode penipisan. Dalam semua kasus ini, arus dapat mengalir dari sumber ke saluran serta dari saluran ke sumber - itu hanya masalah bagaimana perangkat terhubung dalam rangkaian.

Gambar Anda tidak menunjukkan dioda intrinsik di perangkat - titik panah ke arah atau menjauh dari gerbang merupakan indikasi jenis saluran (N-saluran mengarah ke gerbang, P-channel menunjuk jauh dari gerbang).

perangkat tambahan MOSFET

Simbol ini menunjukkan dioda inheren antara drain dan sumber.

$V_{gate} > V_{source}$

$V_{gate} < V_{source}$

N-channel perangkat delpetion memiliki saluran secara default, dan membutuhkan tegangan di pintu gerbang yang lebih rendah dibandingkan sumber dalam rangka untuk mengubah saluran off . Saluran dapat diperluas sampai batas tertentu dengan meningkatkan tegangan gerbang-ke-sumber di atas 0.

P-channel perangkat deplesi juga memiliki saluran secara default, dan membutuhkan tegangan pada gerbang lebih tinggi dibandingkan sumber dalam rangka untuk mengubah saluran off . Saluran dapat diperluas sampai batas tertentu dengan mengurangi tegangan gerbang-ke-sumber di bawah 0.

— Adam Lawrence
sumber

7

Saya berharap artikel wikipedia ini jelas.

— Timmmm

1

Jawaban yang bagus, terima kasih. Saya pikir jawabannya akan bermanfaat jika Anda juga menjelaskan untuk apa dioda itu. Dengan asumsi ada penjelasan yang sederhana, tentu saja.

— Violet Giraffe

2

@VioletGiraffe Ini bukan untuk apa pun, sungguh. Itu hanya konsekuensi dari konstruksi fisik bagian itu. Beberapa desain yang cerdas memanfaatkannya, dan beberapa produsen menentukan kinerjanya juga.

— Adam Lawrence

5

Saya belum pernah mengambil kelas semikonduktor, tetapi jika Anda tertarik pada jawaban yang terbatas pada operasi level-sirkuit, jawaban cepatnya adalah:

dengan NMOS , arus mengalir dari Drain-ke-sumber (tanda panah menjauh dari perangkat di Sumber) dengan PMOS , arus mengalir dari Sumber-ke-tiriskan (titik panah ke perangkat di Sumber)

Dalam diagram di atas, kata-kata P-channel merujuk pada jenis saluran yang terbentuk di bawah Gerbang. P menandakan bahwa saluran terbentuk pada semikonduktor tipe-P, sedangkan N menandakan semikonduktor tipe-N.

Sehubungan dengan kebingungan. Anda benar, ini membingungkan. Apa yang Anda lihat dikenal sebagai terminal diikat sumber-tubuh. Dalam beberapa aplikasi ini berguna (lihat di bawah untuk lebih lanjut.) Abaikan saja untuk saat ini.

Secara umum, ketika memeriksa skema rangkaian analog, adalah konvensional untuk melihat panah pada terminal Sumber dari transistor.

Ketika memeriksa skema tingkat transistor digital (sebagai lawan dari tingkat gerbang, yaitu gerbang AND, OR, XOR), secara konvensional, tidak ada panah. Aspek yang membedakan adalah bahwa PMOS akan memiliki sedikit gelembung di terminal Gate, sedangkan NMOS tidak akan memiliki gelembung. Yakinlah, mereka sebenarnya adalah transistor yang sama (baik PMOS maupun NMOS) dalam aplikasi analog dan digital. Tetapi cara mereka dioperasikan sangat berbeda.

Fakta Menarik untuk pemula Transistor adalah perangkat empat terminal: Gerbang, Pembuangan, Sumber, dan Tubuh. Sebagai pengantar mikroelektronika, konvensional untuk mengabaikan terminal tubuh secara internal, tetapi hanya untuk membantu membiasakan Anda dengan persamaan utama. Namun ada fenomena semikonduktor yang dikenal sebagai efek tubuh yang memperkenalkan lapisan kerumitan tambahan untuk perhitungan tangan sehubungan dengan menghitung titik operasi diam transistor (titik operasi diam adalah kata penting yang akan Anda temui; itu hanya sebuah kata yang menandakan IV atau titik operasi tegangan arus dari transistor yang dimaksud.)

Pemodelan transistor adalah pekerjaan yang sangat kompleks dan merupakan teknik listrik atau disiplin ilmu fisika terapan. Setiap buku teks pengantar dalam mikroelektronika biasanya memulai bab yang menyebutkan persimpangan pn (sejenis semikonduktor silikon yang didoping).

Jika Anda benar-benar tertarik, dan memiliki pemahaman dasar tentang persamaan kuadrat dan aljabar, Anda mungkin ingin melihat buku pengantar hebat yang ditulis oleh Behzad Razavi . Saya berharap saya memiliki buku ini ketika saya mengambil mikroelektronika di universitas. Namun ia mengasumsikan pemahaman tentang Sirkuit Dasar (yaitu resistor, kapasitor, dan induktor).

— adiles
sumber

2

Memahami bagaimana membuat model FET dengan akurasi maksimum mungkin memerlukan kursus universitas atau yang setara. Tetapi memahami model dasar dan cara menggunakannya dalam suatu sirkuit adalah sesuatu yang harus dilakukan oleh kebanyakan penggemar hobi.

— The Photon

4

Ya, arus dapat mengalir dari saluran ke sumber dan sebaliknya. Untuk menyederhanakannya lebih jauh, saya ingin menambahkan sedikit ke apa yang telah disebutkan oleh @Adam Lawrence.

Saya yakin Anda terbiasa dengan bagian melintang dari transistor CMOS. Anda dapat melihat bahwa penampang MOSFET adalah BAHKAN dari garis vertikal tengah. Jadi, mana saja (dari dua terminal di sisi nmos) terminal memiliki tegangan lebih tinggi dari terminal lainnya, yang menjadi saluran Anda (untuk NMOS) dan terminal lain dengan tegangan lebih rendah menjadi sumber (untuk nmos). Kebalikannya diikuti untuk PMOS.

Namun demikian, berhati-hatilah ketika membeli / berurusan dengan MOSFET 3 pin diskrit (yaitu SiHG47N60EF ) di mana curah internal sudah terhubung ke sumber (untuk NMOS) atau ke saluran pembuangan (untuk PMOS) secara internal. Ini membuat pin MOSFET telah ditentukan sebelumnya seperti yang disebutkan dalam datasheet. Dalam hal ini, di atas masih benar bahwa terminal tegangan tinggi adalah tiriskan dan terminal tegangan rendah adalah sumber untuk nmos. Namun, jika Anda menerapkan tegangan lebih tinggi ke sumber yang telah ditentukan seperti yang disebutkan dalam lembar data, tegangan ambang batas tidak akan sama dengan yang disebutkan dalam lembar data. Dan transistor Anda tidak akan berperilaku sama seperti apa yang ditentukan dalam lembar data.

— dr3patel
sumber

1

Tetapi switching ini berdasarkan pada tegangan tidak akan bekerja pada kebanyakan transistor yang sebenarnya karena mereka diodik, kan?

— PitaJ

1

Iya itu mereka. MOSFET diodik tersebut disebut sebagai reverse body diode yang memiliki struktur sedikit berbeda dari yang di atas dan Anda benar, mereka tidak akan berfungsi jika Anda menukar saluran keluar dan sumber pin. Gambar di atas menggambarkan MOSFET yang biasanya disebut dalam chip terintegrasi yaitu desain VLSI.

— dr3patel

Gambar ini menunjukkan jenis MOSFET yang digunakan dalam sirkuit terintegrasi karena memungkinkan sumber dan koneksi tiriskan dari setiap transistor terpisah, dengan mengorbankan menghubungkan setiap substrat transistor dan biaya yang lebih signifikan untuk mensyaratkan bahwa semua sumber, gerbang, dan tiriskan koneksi dibuat pada sisi yang sama mati.

— supercat