Working Principle of Field-áhrif smári

Feb 12, 2026

Skildu eftir skilaboð

Í stuttu máli er vinnureglan fyrir sviði-áhrifa smára (FET) sú að "straumauðkennið sem flæðir á milli frárennslis og uppsprettu í gegnum rásina er stjórnað af öfugri-hlutspennu hliðarspennu sem myndast af pn mótum milli hliðsins og rásarinnar." Nánar tiltekið er breidd auðkennisflæðisleiðarinnar, þ.e. þverskurðarsvæðis rásarinnar, stjórnað af breytingunni á útþenslu tæmingarlags sem stafar af breytingu á öfugri hlutdrægni pn-mótsins. Á ó-mettunarsvæðinu þar sem VGS=0 er stækkun umbreytingarlagsins ekki mjög mikil. Samkvæmt rafsviðinu VDS sem beitt er á milli frárennslis og uppsprettu, dragast nokkrar rafeindir á uppsprettusvæðinu í burtu af niðurfallinu, þ.e. núverandi auðkenni flæðir frá holræsi til uppsprettu. Umbreytingarlagið sem nær frá hliðinu að frárennsli lokar hluta rásarinnar, sem veldur því að ID mettast. Þetta ástand er kallað klípa-af. Þetta þýðir að flutningslagið lokar hluta rásarinnar en straumurinn er ekki skorinn af.

 

Í umbreytingarlaginu, vegna þess að það er engin frjáls hreyfing rafeinda og gata, hefur það nánast einangrandi eiginleika við kjöraðstæður og straumur flæðir venjulega mjög hægt. Hins vegar, á þessum tímapunkti, er rafsviðið á milli frárennslis og uppsprettu í raun nálægt botni niðurfallsins og hliðsins þar sem umbreytingarlögin tvö eru í snertingu. Hár-rafeindir sem dregnar eru af rafsviðinu fara í gegnum umbreytingarlagið. Vegna þess að styrkur rafsviðsins er næstum stöðugur, verður auðkennismettun. Í öðru lagi breytist VGS í neikvæða átt, sem gerir VGS=VGS(off), en þá nær umbreytingarlagið nokkurn veginn allt svæðið. Ennfremur er megnið af rafsviði VDS beitt á umbreytingarlagið, sem dregur rafeindir í átt að rekstefnunni og skilur aðeins eftir mjög stuttan hluta nálægt upptökum, sem kemur enn frekar í veg fyrir straumflæði.

 

MOS Field-Áhrifastraumrofarás
MOS sviðs-áhrifa smári eru einnig þekktir sem málm-oxíð-hálfleiðara sviðs-áhrifa smári (MOSFET). Þeir eru yfirleitt í tvennum gerðum: eyðingar-ham og auka-ham. Hægt er að skipta MOSFET-um-stillingu frekar í NPN- og PNP-gerðir. NPN gerð er venjulega kölluð N-rás og PNP gerð er einnig kölluð P-rás. Fyrir N-rásarsviðs-áhrifa smári (FET), eru source og drain tengd við hálfleiðara N-gerð, og á sama hátt, fyrir P-rásar FET, eru source og drain tengd við P-gerð hálfleiðara. Úttaksstraumur FET er stjórnað af innspennu (eða rafsviði) og má líta á hann sem lágmark eða engin. Þetta leiðir til mikillar inntaksviðnáms, þess vegna er það kallað sviðs-áhrifssrimi (FET).

 

Þegar framspenna er sett á díóða (P-terminal í jákvætt, N-terminal í neikvæðan), leiðir díóðan og straumur flæðir í gegnum PN-mót hennar. Þetta er vegna þess að þegar jákvæð spenna er lögð á P-gerð hálfleiðara, dragast neikvæðar rafeindir í N-gerð hálfleiðara að jákvætt spennu P-gerð hálfleiðara, en jákvæðar rafeindir í P-gerð hálfleiðara hreyfast í átt að N-gerð hálfleiðara og mynda þannig hálfleiðara. Á sama hátt, þegar öfug spenna er sett á díóðuna (P-skammtinn tengdur við neikvæða skautið og N-skammtinn við jákvæðu terminalinn), er neikvæð spenna sett á hálfleiðara P-gerðarinnar. Jákvæðar rafeindir eru einbeittar við hálfleiðara P-gerðarinnar, en neikvæðar rafeindir eru einbeittar við hálfleiðara af gerðinni N-. Þar sem rafeindirnar hreyfast ekki, rennur enginn straumur í gegnum PN-mótin og díóðan er slökkt. Þegar engin spenna er við hliðið, eins og greint var áðan, flæðir enginn straumur á milli uppsprettu og niðurfalls og MOSFET er í slökktu ástandi (Mynd 7a). Þegar jákvæð spenna er sett á hlið N-rásar MOS MOSFET, vegna rafsviðsins, dragast neikvæðar rafeindir frá uppsprettu og fráfalli N-gerð hálfleiðara að hliðinu. Hins vegar, vegna hindrunar á oxíðfilmunni, safnast rafeindirnar í P-gerð hálfleiðara milli tveggja N-rásanna (sjá mynd 7b), þannig að straumur myndast og uppspretta og fráfall leiðandi. Það má ímynda sér að tveir N-hálfleiðararnir séu tengdir með rás og stofnun hliðarspennunnar jafngildir því að byggja brú á milli þeirra. Stærð þessarar brúar er ákvörðuð af hliðarspennunni.

 

C-MOS Field-Áhrif smári (Enhancement-Mode MOS Field-Áhrif smári)

Þessi hringrás sameinar auka-ham P-channel MOS field-effect transistor (EMT) og enhancement-mode N-channel MOS field-effect transistor (N-channel MOS field-effect transistor). Þegar inntakið er lágt er kveikt á P-rás MOS sviði-áhrifum smári og útgangur hans er tengdur við jákvæðu tengi aflgjafans. Þegar inntakið er hátt er kveikt á N-rás MOS sviði-áhrifa smári og úttak hans er tengt við jörðu. Í þessari hringrás virka P-rás og N-rás MOS sviði-áhrif smári alltaf í gagnstæðum stöðu, með inntaks- og úttaksfasa þeirra snúið við. Þessi aðgerð gerir ráð fyrir meiri straumafköstum. Á sama tíma, vegna lekastraums, er slökkt á MOS-sviðs-áhrifa smári áður en hliðarspennan nær 0V, venjulega þegar hliðarspennan er minni en 1 til 2V. Slökkt-spennan er lítillega breytileg eftir tilteknum MOS-sviðs-áhrifa smára. Þessi hönnun kemur í veg fyrir skammhlaup af völdum báðir smára sem leiða samtímis.

Hringdu í okkur