Was ist ein P-Kanal-MOSFET: Funktion und seine Anwendungen

MOSFET ist ein dreipoliges, spannungsgesteuertes, unipolares Gerät mit hoher Eingangsimpedanz, das wesentliche Komponenten in verschiedenen elektronischen Schaltungen sind. Im Allgemeinen werden diese Geräte in zwei Arten von Erweiterungen eingeteilt Mosfet & Depletion Mosfet basierend darauf, ob sie Kanäle in ihrem Standardzustand haben oder nicht entsprechend. Wiederum werden Anreicherungs-MOSFETs in p-Kanal-Anreicherungs-MOSFETs und n-Kanal-Anreicherungs- und Verarmungs-MOSFETs in p-Kanal-Verarmungs- und n-Kanal-Verarmungs-MOSFETs klassifiziert. In diesem Artikel wird also einer der Typen von MOSFETs wie z P-Kanal-MOSFET .

Was ist ein P-Kanal-MOSFET?

Ein MOSFET-Typ, bei dem der Kanal hauptsächlich aus Ladungsträgern als Löcher besteht, ist als p-Kanal-MOSFET bekannt. Sobald dieser MOSFET aktiviert ist, bewegt sich die Mehrheit der Ladungsträger wie Löcher durch den Kanal. Dieser MOSFET steht im Gegensatz zu N-Kanal-MOSFETs, da in N-MOSFETs die Mehrzahl der Ladungsträger Elektronen sind. Das P-Kanal-MOSFET-Symbole im Anreicherungsmodus und im Verarmungsmodus sind unten gezeigt.

Der P-Kanal-MOSFET umfasst einen P-Kanal-Bereich, der zwischen den beiden Anschlüssen wie Source (S) und Drain (D) angeordnet ist, und der Körper ist ein n-Bereich. Ähnlich wie N-Kanal-MOSFETs enthält dieser MOSFET-Typ auch drei Anschlüsse wie Source, Drain und Gate. Hier sind sowohl die Source- als auch die Drain-Anschlüsse stark mit Materialien vom p-Typ dotiert, und der in diesem MOSFET verwendete Substrattyp ist vom n-Typ.

Arbeiten

Die Mehrheit der Ladungsträger in P-Kanal-MOSFETs sind Löcher, wobei diese Ladungsträger im Vergleich zu den Elektronen, die in N-Kanal-MOSFETs verwendet werden, eine geringe Mobilität aufweisen. Der Hauptunterschied zwischen dem p-Kanal- und dem n-Kanal-MOSFET besteht darin, dass im p-Kanal eine negative Spannung von Vgs (Gate-Anschluss zu Source) erforderlich ist, um den MOSFET zu aktivieren, während er im n-Kanal eine positive VGS-Spannung benötigt. Dies macht den P-Kanal-MOSFET zu einer perfekten Option für High-Side-Schalter.

Wenn wir am Gate-Anschluss dieses MOSFETs die negative (-) Spannung anlegen, werden die unter der Oxidschicht vorhandenen Ladungsträger wie Elektronen nach unten in das Substrat gedrückt. Die von den Löchern besetzte Verarmungsregion ist also mit den Donoratomen verbunden. Die negative (-) Gate-Spannung zieht also Löcher aus dem Drain-Bereich und der p + -Source in den Bereich des Kanals.

Bitte beachten Sie diesen Link, um mehr darüber zu erfahren MOSFET als Schalter

Arten von P-Kanal-MOSFETs

Es gibt zwei Arten von p-Kanal-MOSFETs, P-Kanal-Anreicherungs-MOSFET und P-Kanal-Verarmungs-MOSFET.

P-Kanal-Enhancement-MOSFET

Der p-Kanal-Anreicherungs-MOSFET ist einfach mit einem leicht dotierten n-Substrat aufgebaut. Hier sind zwei stark dotierte Materialien vom p-Typ durch die Kanallänge wie „L“ getrennt. Die dünne Siliziumdioxidschicht wird auf dem Substrat abgeschieden, das normalerweise als dielektrische Schicht bezeichnet wird.

Bei diesem MOSFET bilden die beiden Materialien vom P-Typ Source (S) und Drain (D), und das Aluminium wird als Plattierung auf dem Dielektrikum verwendet, um den Gate-Anschluss (G) zu bilden. Hier werden Source und Body des MOSFETs einfach mit GND verbunden.

Wenn eine negative Spannung an den Gate-Anschluss (G) angelegt wird, setzt sich die +ve-Konzentration der Ladungen aufgrund des Kapazitätseffekts unter der dielektrischen Schicht ab. Die aufgrund der Abstoßungskräfte am n-Substrat verfügbaren Elektronen werden bewegt.

Wenn eine negative Spannung an den Drain-Anschluss angelegt wird, verringert sich die negative Spannung innerhalb des Drain-Bereichs, die Spannungsdifferenz zwischen Gate und Drain nimmt ab, wodurch die Breite des leitenden Kanals zum Drain-Bereich hin verringert wird und Strom von Source zu Drain fließt.

Der innerhalb des MOSFET gebildete Kanal stellt einen Widerstand gegen den Stromfluss von Source zu Drain bereit. Hier hängt der Widerstand des Kanals hauptsächlich von der Seitenansicht des Kanals ab und wiederum hängt der Querschnitt dieses Kanals von der am Gate-Anschluss angelegten negativen Spannung ab. Somit kann der Stromfluss von der Source zum Drain durch die am Gate-Anschluss angelegte Spannung gesteuert werden, so dass MOSFET als spannungsgesteuertes Bauelement bekannt ist. Wenn die Lochkonzentration den Kanal bildet und der Stromfluss durch den Kanal aufgrund einer Erhöhung der negativen Gate-Spannung verbessert wird, wird dies als P-Channel Enhancement MOSFET bezeichnet.

P-Kanal-Verarmungs-MOSFET

Der Aufbau des p-Kanal-Verarmungs-MOSFET ist umgekehrt zum n-Kanal-Verarmungs-MOSFET. Der Kanal in diesem MOSFET ist aufgrund der darin enthaltenen p-Typ-Verunreinigungen vorgefertigt. Sobald die negative (-) Spannung am Gate-Anschluss angelegt wird, werden die Minoritätsladungsträger wie Elektronen im n-Typ zum p-Typ-Kanal hingezogen. In diesem Zustand beginnt die Vorrichtung zu leiten, sobald ein Drain in Sperrichtung vorgespannt ist, obwohl, wenn die negative Spannung innerhalb des Drains erhöht wird, dies zur Bildung einer Verarmungsschicht führt.

Dieser Bereich hängt hauptsächlich von der aufgrund der Löcher gebildeten Schichtkonzentration ab. Die Bereichsbreite der Verarmungsschicht beeinflusst den Leitfähigkeitswert des Kanals. Durch Variationen der Spannungswerte der Region wird also der Stromfluss gesteuert. Schließlich bleiben das Gate und der Drain auf der negativen Polarität, während die Source auf dem Wert „0“ bleibt.

Wie verwenden Sie P-Kanal-Mosfet?

Der komplementäre MOSFET-Schaltkreis zur Steuerung des Motors ist unten dargestellt. Dieser Schaltkreis verwendet zwei MOSFETs wie den P-Kanal und den N-Kanal, um den Motor in beide Richtungen zu steuern. In dieser Schaltung werden diese beiden MOSFETs einfach verbunden, um einen bidirektionalen Schalter zu erzeugen, indem eine doppelte Versorgung durch den Motor verwendet wird, der zwischen dem gemeinsamen Drain und der GND-Referenz angeschlossen ist.

Sobald die Eingangsspannung LOW ist, wird der P-Kanal-MOSFET, der in der Schaltung angeschlossen ist, eingeschaltet und der N-Kanal-MOSFET wird ausgeschaltet, da sein Gate-zu-Source-Übergang negativ vorgespannt ist, wodurch sich der Motor in der Schaltung in eine Richtung dreht. Hier wird der Motor über die Versorgungsschiene +VDD betrieben.
Wenn der Eingang HIGH ist, dann schaltet der N-Kanal-MOSFET EIN und das P-Kanal-Gerät AUS, da sein Gate-zu-Source-Übergang positiv vorgespannt ist. Jetzt dreht der Motor in umgekehrter Richtung, da die Klemmenspannung des Motors umgekehrt wurde, wenn er über die Versorgungsschiene -VDD versorgt wird.

Danach wird für die Vorwärtsrichtung des Motors der P-Kanal-MOSFET verwendet, um die +ve-Versorgung auf den Motor zu schalten, während für die Rückwärtsrichtung der N-Kanal-MOSFET verwendet wird, um die -ve-Versorgung auf die zu schalten Motor.

• Wenn hier beide MOSFETs ausgeschaltet sind, hört der Motor auf zu arbeiten.
• Wenn MOSFET1 eingeschaltet ist, ist MOSFET2 ausgeschaltet, dann läuft der Motor in Vorwärtsrichtung.
• Wenn MOSFET1 AUS ist, ist MOSFET2 EIN, dann läuft der Motor in umgekehrter Richtung.

Wie testet man P-Kanal-MOSFETs?

Das Testen des p-Kanal-MOSFET kann mit einem Digitalmultimeter mit den folgenden Schritten durchgeführt werden.

• Zuerst müssen Sie das Multimeter auf den Diodenbereich einstellen
• Legen Sie den MOSFET auf einen beliebigen Holztisch, indem Sie die bedruckte Seite zu Ihnen zeigen.
• Wenn Sie die Sonde eines Digitalmultimeters verwenden und die Drain- und Gate-Anschlüsse des MOSFET kurzschließen, ermöglicht dies zunächst, dass sich die interne Kapazität des Geräts entlädt, was für den MOSFET-Testprozess sehr wichtig ist.
• Setzen Sie nun die rote Farbsonde des Multimeters auf den Source-Anschluss und die schwarze Sonde auf den Drain-Anschluss.
• Auf dem Display des Multimeters wird ein offener Stromkreis angezeigt.
• Nehmen Sie danach, ohne die ROTE Farbsonde vom Source-Anschluss des MOSFET zu wechseln, die schwarze Farbsonde vom Drain-Anschluss ab, platzieren Sie sie einige Sekunden lang am Gate-Anschluss des MOSFET und platzieren Sie sie wieder am Drain-Anschluss des MOSFET.
• Zu diesem Zeitpunkt zeigt das Multimeter einen niedrigen Wert oder Kontinuitätswert auf dem Display des Multimeters an.
• Das ist es, dies wird überprüfen, ob Ihr MOSFET in Ordnung und ohne Probleme ist. Jede andere Art des Lesens weist auf einen defekten MOSFET hin.

P-Kanal-MOSFET-Fehlermodi

Der MOSFET-Ausfall tritt häufig aus scheinbar unerklärlichen Gründen auf, selbst bei dem guten Design, den besten Komponenten und einem neuen Motor. Im Allgemeinen sind MOSFETs sehr robust – sie können jedoch aufgrund von überschrittenen Nennwerten sehr schnell ausfallen. Hier erklären wir einige der Hauptfehlermodi von MOSFETs und wie man sie vermeidet.

Es ist sehr schwierig, die im MOSFET aufgetretenen Fehler herauszufinden, da wir nicht wissen, was genau passiert ist, um Fehler zu verursachen. Hier haben wir einige Fehlermodi aufgelistet, die in MOSFET aufgetreten sind, wie die folgenden.

• Immer wenn ein hoher Strom durch den MOSFET fließt, erwärmt er sich. Eine schlechte Wärmeableitung kann den MOSFET auch durch extreme Temperaturen beschädigen.
• Batterie defekt.
• Lawinenversagen.
• dV/dt-Fehler .
• Blockierter oder blockierter Motor.
• Schnelle Beschleunigung oder Verzögerung.
• Übermäßige Verlustleistung.
• Überstrom
• Last mit Kurzschluss
• Fremde Objekte.

Eigenschaften

Das P-Kanal-MOSFET-Charakteristik s werden weiter unten besprochen.

• Diese MOSFETs sind spannungsgesteuerte Geräte.
• Diese Geräte haben hohe Eingangsimpedanzwerte.
• Im P-Kanal ist die Leitfähigkeit des Kanals auf die negative Polarität am Gate-Anschluss zurückzuführen.
  Im Vergleich zum n-Kanal sind die p-Kanal-Mosfet-Eigenschaften ähnlich, aber der einzige Unterschied sind die Polaritäten, da die Werte der Substrate hier nicht gleich sind.

Vorteile

Das Vorteile von P-Kanal-MOSFET füge folgendes hinzu.

• Dieses MOSFET-Design ist sehr einfach, sodass es dort eingesetzt werden kann, wo der Platz begrenzt ist, wie z. B. Niederspannungsantriebe und nicht isolierte POL-Anwendungen.
• Dies ist das vereinfachte Gate-Ansteuerverfahren innerhalb des High-Side-Schalterplatzes und reduziert häufig die Gesamtkosten
• Die von den MOSFETs bereitgestellte Effizienz ist höher, wenn sie mit niedrigen Spannungen betrieben werden.
• Im Vergleich zu JFETs haben MOSFETs eine hohe Eingangsimpedanz.
• Sie haben aufgrund des geringeren Kanalwiderstands einen hohen Drain-Widerstand.
• Diese sind sehr einfach herzustellen.
• Es unterstützt im Vergleich zu JFETs einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb.

Das Nachteile von P-Kanal-MOSFET füge folgendes hinzu.

• Die dünne Oxidschicht des MOSFET macht ihn anfällig für Schäden, wenn er durch elektrostatische Ladungen induziert wird.
• Diese sind nicht stabil, wenn hohe Spannungen verwendet werden.

Dies ist also eine Übersicht über den p-Kanal MOSFET – funktioniert , Arten und ihre Anwendungen. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist ein n-Kanal-MOSFET?