MOSFET: αρχή της λειτουργίας και του πεδίου εφαρμογής

Η μελέτη των ιδιοτήτων ενός υλικού όπως ενός ημιαγωγού κατέστησε δυνατή την πραγματοποίηση επαναστατικών ανακαλύψεων. Με την πάροδο του χρόνου, εμφανίστηκαν τεχνολογίες που καθιστούν δυνατή την κατασκευή διόδων, τρανζίστορ MOS, θυρίστορ και άλλων στοιχείων σε βιομηχανική κλίμακα. Αντικατέστησαν με επιτυχία ηλεκτρονικούς σωλήνες και επέτρεψαν να πραγματοποιήσουν τις πιο τολμηρές ιδέες. Τα στοιχεία ημιαγωγών χρησιμοποιούνται σε όλες τις σφαίρες της ζωής μας. Μας βοηθούν να επεξεργαζόμαστε τεράστιους όγκους πληροφοριών, υπολογιστές, μαγνητοσκόπια, τηλεοράσεις κλπ. Παράγονται στη βάση τους.

Από την εφεύρεση του πρώτου τρανζίστορ, και αυτό το 1948, έχει περάσει πολύς καιρός. Υπήρχαν ποικιλίες αυτού του στοιχείου: ένα σημειακό γερμάνιο, πυρίτιο, πεδίο ή MOSFET. Όλα αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως σε ραδιοηλεκτρονικό εξοπλισμό. Η μελέτη των ιδιοτήτων των ημιαγωγών δεν σταματά στην εποχή μας.

Αυτές οι μελέτες οδήγησαν στην εμφάνιση μιας συσκευής όπως είναι το MOSFET. Η αρχή της λειτουργίας της βασίζεται στο γεγονός ότι υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου (εξ ου και ενός άλλου πεδίου ονόματος πεδίου), η αγωγιμότητα του κοντιού επιφανειακού στρώματος του ημιαγωγού που βρίσκεται στο όριο με το διηλεκτρικό ποικίλλει. Είναι αυτή η ιδιότητα που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα για διάφορους σκοπούς. Το MOSFET έχει μια τέτοια δομή που επιτρέπει τη μείωση της αντίστασης μεταξύ της αποχέτευσης και της πηγής κάτω από τη δράση του σήματος ελέγχου σχεδόν στο μηδέν.

Οι ιδιότητές του διαφέρουν από τον διπολικό «ανταγωνιστή». Καθορίζουν το πεδίο εφαρμογής της.

• Η υψηλή ταχύτητα παρέχεται από τη μικρογράφηση του ίδιου του κρυστάλλου και των μοναδικών του ιδιοτήτων. Αυτό οφείλεται σε ορισμένες δυσκολίες στη βιομηχανική παραγωγή. Επί του παρόντος παράγονται κρύσταλλοι με πύλη 0,06 μm.
• Μια μικρή παροδική χωρητικότητα επιτρέπει σε αυτές τις συσκευές να λειτουργούν σε κυκλώματα υψηλής συχνότητας. Για παράδειγμα, το LSI με τη χρήση τους χρησιμοποιείται με επιτυχία στις κινητές επικοινωνίες.
• Η σχεδόν μηδενική αντίσταση, η οποία έχει MOSFET στην ανοιχτή κατάσταση, επιτρέπει την χρήση της ως ηλεκτρονικά κλειδιά. Μπορούν να λειτουργούν σε κυκλώματα για τη δημιουργία σημάτων υψηλής συχνότητας ή για στοιχεία ολίσθησης, όπως λειτουργικούς ενισχυτές.
• Ισχυρά όργανα αυτού του είδους χρησιμοποιούνται με επιτυχία σε μονάδες ισχύος και μπορούν να εισέλθουν σε κυκλώματα επαγωγής. Ένα καλό παράδειγμα χρήσης τους μπορεί να είναι ένας μετατροπέας συχνότητας.

Κατά το σχεδιασμό και την εργασία με τέτοια στοιχεία, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη ορισμένα χαρακτηριστικά. Τα MOSFET είναι ευαίσθητα στην αντίστροφη υπέρταση και εύκολα αποτυγχάνουν. Σε κυκλώματα με αυτεπαγωγή, οι διόδους υψηλής συχνότητας Schottky χρησιμοποιούνται συνήθως για την εξομάλυνση του παλμού αντίστροφης τάσης που συμβαίνει κατά τη μεταγωγή.

Οι προοπτικές για τη χρήση αυτών των συσκευών είναι αρκετά μεγάλες. Η τελειότητα της τεχνολογίας της κατασκευής τους πηγαίνει στην πορεία της μείωσης των κρυστάλλων (κλιμάκωση του κλείστρου). Σταδιακά, υπάρχουν συσκευές που είναι σε θέση να ελέγχουν όλο και πιο ισχυρούς ηλεκτρικούς κινητήρες.