recent
أخبار ساخنة

شرح الموسفت MOSFET

admin
الصفحة الرئيسية

ماهو الموسفت MOSFET ؟

شرح الموسفت MOSFET
 الموسفت MOSFET

يستخدم الموسفت MOSFET مع الجهد والتيار العالي ولذلك تستخدم بكثرة في التطبيقات عالية الطاقة؛يطلق أيضا على الموسفت أسم ترانزستور تأثير المجال نوع الأكسيد المعدني و ذو البوابة المعزولة Insulated Gate FET لأن بوابة الترانزستور المعدنية تكون معزولة عن القناة بطبقة عازلة من اكسيد السيليكون، مما يجعل مقاومة دخل هذا الترانزستور عالية جدا.

تعريف الموسفت MOSFET


هو ترانزستور حقلي ذو قناة نقل تعتمد في بنائها على المواد شبه موصلة؛ ويتكون من مصدر ومصب وبوابة والجسم ؛ويفصل بين الجسم والبوابة طبقة عازلة؛يتحكم الجهد الكهربائي المطبق على البوابة في التيار الكهربي المار من المصدر إلى المصب - مثلما في الصمام الثلاثي حيث يتحكم جهد الشبكة في التيار المار من الكاثود إلى المصعد.

أنواع الموسفت Types of MOSFET


هناك نوعان للترانزستور الموسفت هما:

  1. الترانزستورMOSFET الاستنزافي Depletion Mode MOSFET.
  2. الترانزستور MOSFET التعزيزي Enhancement Mode MOSFET.

الترانزستور الموسفت MOSFET الاستنزافي (DEMOSFET)

شرح الموسفت MOSFET
الترانزستور الموسفت MOSFET الاستنزافي (DEMOSFET)

يوجد ترانزستور DEMOSFT بالقناة السالبة (N) وأخر بالقناة الموجبة(P) ؛ ويكون المنبع والمصرف منتشر في مادة الأساس للترانزستور، ويتصل المنبع والمصرف مع بعضهما بقناة ضيقة ملامسة للبوابة المعزولة؛وتكون البوابة معزولة عن القناة بطبقة من ثاني أكسيد السيليكون (Sio2).

مبدأ عمل الترانزستور الموسفت الاستنزافي

سنتعرف هنا على مبدأ عمل ترانزستور MOSFET الاستنزافي بالقناة السالبة إذ لا يختلف عن مبدأ عملMOSFET الاستنزافي بالقناة الموجبة سوى أن فولطيات الانحياز تكون معكوسة.
في الترانزستور MOSFET الاستنزافي بالقناة السالبة تطبق فو لطية سالبه على المنبع و فو لطية موجبة على المصرف مما يؤدي إلى جريان تيار خلال القناة من المنبع إلى المصرف.
إذا طبقت فو لطية سالبة على البوابة فإن الشحنة السالبة على البوابة سوف تدفع الالكترونات السالبة في القناة إلى منطقة الأساس الموجبة نتيجة قوة التنافر بين تلك الالكترونات في القناة والشحنات السالبة على البوابة ؛ويسبب ذلك استنزافا للالكترونات في القناة فتزيد مقاومة تلك القناة ويقل التيار الذي يسري من مصدرالفولطية الموجب إلى المصرف ثم المنبع وزيادة الفولطية السالبة على البوابة يؤدي إلى زيادة مقاومة القناة ونقصان التيار وهكذا، وتعرف هذه الحالة بحالةالاستنزاف للترانزستور.
أما إذا وصلت فولطية موجبة بالبوابة بدلا من الفو لطية السالبة فإن ذلك يؤدي إلى زيادة الالكترونات في القناة فتزداد موصليتها( تقل مقاومتها) وبذلك يزداد التيار الجاري بين المصرف والمنبع؛وتعرف هذه الحالة بالحالة التعزيزية للترانزستور؛وعلى هذا فإن التيار بين المنبع والمصرف في ترانزستورMOSFET الاستنزافي يكون محكوما بالفو لطية السالبة اوالموجبة المطبقة على البوابة.

الترانزستور الموسفت MOSFET التعزيزي (EMOSFET)

شرح الموسفت MOSFET
الترانزستور الموسفت MOSFET التعزيزي (EMOSFET)

يختلف MOSFET التعزيزي في بنائه عن ترانزستور MOSFET الاستنزافي في أنه لا يحتوي على قناة فيزيائية ؛وتكون مادة الأساس تمتد لغاية المادة الفاصلة على البوابة(أكسيد السيليكون)؛في الوضع الطبيعي لا يسري تيار بين المنبع والمصرف إلا بعد أن تتشكل قناة وهمية بين المنبع والمصرف على خلاف ترانزستورMOSFET الاستنزافي الذي يحتوي على قناة فيزيائية ضمن بنائه باستمرار .

مبدأ عمل الترانزستور الموسفت التعزيزي

عند تطبيق فو لطية موجبة على البوابة؛فإن هذه الفولطية تجذب الالكترونات السالبة من مادة الأساس نحو البوابة وتصبح المنطقة المحاذية للبوابة غنية بالالكترونات وتصبح كانها امتداد للمادة (N) بين المصرف والمنبع مشكلة قناة وهمية؛ مما يسمح بسريان التيار بين المنبع والمصرف من خلال هذه القناة ؛وتؤدي زيادة الفولطية على البوابة إلى زيادة عرض القناة الوهمية وزيادة تدفق التيار الكهربائي خلال القناة .

عيوب الترانزستور الموسفت MOSFET


هناك مشكلة تواجهنا في ترانزستور ألا وهي عند تطبيق فولطية عالية نسبيا على بوابة الترانزستور قد تثقبالطبقة العازلة الرقيقة مما يؤدي إلى تلف الترانزستور؛ونظرا لمقاومة البوابة العالية جدا فإن مجرد تطبيق ساكنة من روؤس اصابعك تستطيع ان تخترق طبقة الأكسيد وهذا أيضا يعرض الموسفت للتلف.

كيف يتم حماية الموسفت من التلف؟


تقوم الشركات المصنعة كاحتياط امان بعمل واصل أطراف الترانزستور معا بشكل مؤقت للمحافظة عليه أثناء التداول، ويتم ذلك بغرس أطراف الترانزستور بقطعة من المطاط الموصل؛ وكذلك الحال بالنسبة للدارات المتكاملة التي تصنع .

الطريقة الأخرى لحماية الموسفت هي ان نقوم بربط دايودي زينر بين طرفي توصيل البوابة حتى نضمن أن الفولطيه المطبقة على البوابة لن تتجاوز فولطية الزينر أبدا.

رمز الموسفت MOSFET symbol

شرح الموسفت MOSFET
رمز الموسفت MOSFET symbol

يوضح الشكل التالي رمز الموسفت الاستنزافيDEMOSFET والموسفت التعزيزيEMOSFET؛نجد أن في الموسفت الاستنزافي تكون البوابة معز ولة عن القناة ويميز طرف مادة الأساس بواسطة السهم فنجد أن عندما يشير السهم نحو المادة السالبة (N) حيث أن اتجاه السهم يكون إلى داخل الترانزستور بالقناة السالبة ويكون إلى خارج الترانزستور بالقناة الموجبة.أما في الموسفت التعزيزي نجد ان القناة الوهمية تكون على شكل خط متقطع في حين تم تمثيل القناة في الترانزستور الاستنزافي بخط
صلب متصل.

تطبيقات الموسفت MOSFET


للموسفت استخدامات وتطبيقات كثيرة؛مثل استخدام الموسفت كمفتاح؛وكمبر للصوت؛وفي الدوائر المتكاملة التى تكون مقاومتها منخفضة؛وفي منظمات الجهد الخطي.

الموسفت كمفتاح MOSFET as a Switch

تطبيقات الموسفت MOSFET
الموسفت كمفتاح MOSFET as a Switch

إن التطبيق الأكثر شيوعًا لـ MOSFET هو استخدامه كمفتاح؛ حيث يستخدم الموسفت MOSFET كمفتاح لتشغيل وإيقاف تشغيل مصباح مثلا؛ يتم تطبيق جهد إدخال البوابة V GS بمساعدة مصدر جهد دخل ؛عندما يكون الجهد المطبق موجبًا سيكون المحرك في حالة التشغيل؛ وإذا كان الجهد المطبق صفرًا أو سالبًا فسيكون المصباح في حالة إيقاف التشغيل.

 فحص الموسفت 


يمكنك التعرف على طريقة فحص الترانزستور الموسفت MOSFET من هنا

الفرق بين الموسفت والترانزستور MOSFET VS BJT


يمكنك التعرف على الترانزستور العادي أو ثنائي القطبية BJT من هنا ؛أما أهم الاختلافات بين الموسفت والترانزستور تتلخص فيما يلي:

  1. الترانزستورBJT ثنائي القطبية NPN أو PNP ؛بينما الموسفت MOSFET أحادي القطبية N أو P.
  2. الترانزستورBJT ثلاث اطراف هم طرف Emitter الباعث وطرف Collector المجمع و طرف Base القاعدة؛اما الموسفت MOSFET له ثلاث أطراف Source المصدر و Drain المصرف و Gate البوابة.
  3. يتم التحكم في تيار الخرج عن طريق القاعدة Base في الترانزستور BJT؛بينما يتم التحكم في تيار الخرج عن طريق البوابة Gate في الموسفت MOSFET.
  4. حجم الموسفت أصغرمما يسهل استخدامه في الدوائر المتكاملة ( integrated Circuits) وأسهل في تصنيعه من BJT ولكنه أغلى ثمنا من الترانزستور BJT.
  5. يمثل التفريغ الكهروستاتيكي مشكلة في الترانزستور الموسفت MOSFET ؛بينما لا يمثل مشكلة في الترانزستور BJT.
  6. مقاومة الدخل للترانزستور BJT منخفضة؛بينما اللموسفت مقاومة الدخل له مرتقعة.
  7. يتم إستخدام الترانزستور BJT في التيارات المنخفضة ؛بينما الموسفت يتم إستخادمه للتيارات المرتفعة.

الفرق بين الموسفت والثايرستور MOSFET VS Thyristor


ما هو الثايرستور وكيف يعمل؟

أهم الإختلافات بين الموسفت والثايرستور تتلخص فيما يلي:

  1. الثايرستور له ثلاث أطراف Anode وCathode وGate؛بينما الموسفت له ثلاث أطراف Source و Drain و Gate.
  2. يحتاج الثايرستور إلى نبضة واحدة عند Gate لتشغيله؛بينما الموسفت يحتاج إلى تيار مستمر للحفاظ على التوصيل المتوقع أثناء التشغيل وإيقاف التشغيل.
  3. مقاومة الدخل للثايرستور منخفضة بينما مقاومة الدخل للموسفت مرتفعة.
  4. يمكن توصيل الثايرستور بسهولة بدائرة معادلة الجهد بينما يصعب توصيل MOSFET بدائرة معادلة الجهد.
  5. الثايرستور أقل حساسية لدرجة الحرارة ،بينما الموسفت MOSFET لديه حساسية عالية جدًا لدرجة الحرارة مما يعرضة للتلف أكثر.

الفرق بين الموسفت و (IGBT ) MOSFET VS IGBT


ماهو ترانزستور IGBT

أهم الإختلافات بين الموسفت وIGBT تتلخص فيما يلي:

  1. الترانزستور IGBT له له ثلاث أطراف وهي Emitter و Collector و Gate؛بينما الموسفت له ثلاث أطراف Source و Drain و Gate.
  2. على الرغم من أن كلاً من IGBT و MOSFET يتم التحكم في تيار الخرج عن طريق البوابة Gate إلا أن IGBT لها خصائص توصيل تشبه الترانزستور ثنائي القطبيةBJT.
  3. يعمل الموسفت على ترددات عالية بينما يعمل الترانزستور IGBT على ترددات متوسطة.
  4. نجد أن مقاومة الدخل لكلاً من IGBT و MOSFET مرتفعة ؛ولكن مقاومة الخرج للترانزستور IGBT مرتفعة ؛بينما مقاومة الخرج للموسفت متوسطة.
  5. الترانزستور IGBT أغلى ثمنا من الموسفت.

المصادر
google-playkhamsatmostaqltradent