آشنایی با دستگاه ماسفت MOSFET و انواع آن

در آموزش های قبلی به آموزش صفر تا صد کار با اسیلوسکوپ پرداختیم در این آموزش به بررسی دستگاه ماسفت و انواع آن خواهیم پرداخت. ماسفت MOSFET یکی از انواع قطعات الکترونیکی است همچنین یکی از عناصر مهم در طراحی سیستم است که برای کنترل بار الکتریکی بر حسب نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. بسیاری از پروژه های الکترونیکی با استفاده از ماسفت مانند کنترل شدت نور، کنترل موتور و برنامه‌های تولید کننده حداکثری توسعه یافته‌اند.

ماسفت MOSFET چیست؟

ماسفت یک دستگاه کنترل ولتاژ بالا است که برخی از ویژگی‌های اصلی را برای طراحان مدار از نظر عملکرد کلی آنها، فراهم می‌کند. ماسفت هسته‌ای از مدار یکپارچه است و به دلیل همین اندازه‌های بسیار کوچک می‌توان آن را در یک تراشه واحد طراحی کرد و ساخت. ماسفت یک قطعه الکتریکی چهار ترمینال با پایانه های منبع (S)، دروازه (G)، تخلیه (D) و بدنه (B) است. بدنه ماسفت اغلب به ترمینال منبع وصل می‌شود، بنابراین آن را به یک دستگاه سه ترمینال مانند ترانزیستور اثر میدانی تبدیل می کند.

کاربرد ماسفت چیست؟

ترانزیستور ماسفت (MOSFET) که مخفف عبارت (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) است در واقع وسیله‌ای نیمه هادی است که برای تعویض و تقویت سیگنال‌های الکترونیکی در دستگاه‌های الکترونیکی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. ماسفت از قطعات الکتریکی و از مرسوم ترین ترانزیستورهای قابل استفاده به صورت آنالوگ و دیجیتال است و کار با این وسیله یکی از مباحث اصلی در دوره های آموزش تعمیرات برد الکترونیکی است.

این وسیله جزو گسترده ترین وسایل ساخته شده به دست بشر در طول تاریخ است که از سال 2013 روزانه میلیاردها عدد از آن تولید می‌شود. از ماسفت در پروژه های مختلف الکترونیکی که با استفاده از قطعات الکتریکی طراحی شده‌اند، استفاده می‌شود. ماسفت انقلابی در صنعت الکترونیک، از جمله الکترونیک قدرت، پردازش سیگنال، سیستم‌های کنترل و کامپیوتر ایجاد کرد. ماسفت در انقلاب میکروالکترونیک‌ها و میکروکامپیوتر ها در اواخر قرن بیستم، یک نقش محوری و کلیدی را بازی کرد.

ماسفت با تغییر عرض كانالی كه در طی آن حامل‌های بار جریان دارد (سوراخ و الكترون) كار می‌كند. حامل‌های بار از منبع وارد کانال شده و از طریق تخلیه خارج می‌شوند. عرض کانال توسط ولتاژ روی الکترود کنترل می‌شود که دروازه‌ای نامیده می‌شود و بین منبع و تخلیه قرار دارد. آن را در کانال در نزدیکی یک لایه بسیار نازک اکسید فلزی عایق بندی کرده‌اند. نوع متفاوتی از کاربرد‌های ماسفت وجود دارد که طبق نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع ترانزیستور ماسفت MOSFET

ماسفت به دو نوع تقسیم می‌شود.

• ماسفت تخلیه‌ای یا کاهشی
• ماسفت افزایشی

ماسفت MOSFET تخلیه‌ای یا کاهشی:

هنگامی که ولتاژ روی دروازه صفر باشد، کانال حداکثر تلاش خود برای هدایت بار را انجام می‌دهد. از آنجا که ولتاژ روی دروازه منفی یا مثبت است، از این رو هدایت کانال کاهش می یابد.

حتما بخوانید: تفاوت دستگاه جوش ماسفت MOSFET و IGBT در چیست؟

ماسفت MOSFET افزایشی:

هنگامی که ولتاژ روی دروازه وجود نداشته باشد، دستگاه کار خود را انجام نمی‌دهد. ولتاژ بیشتری که روی ترمینال دروازه اعمال می‌شود، از رسانایی خوبی برخوردار است.

طرز کار ماسفت ها چگونه است؟

کار ماسفت MOSFET به خازن اکسید فلزی (MOS) که قسمت اصلی آن است بستگی دارد. لایه اکسید در میان ترمینال منبع و زهکشی قرار دارد. با استفاده از ولتاژهای دروازه مثبت یا منفی، می‌توان از نوع p و نوع n تنظیم شود. هنگام اعمال ولتاژ مثبت بر دروازه، سوراخ های موجود در زیر لایه اکسید با نیروی دافعه و از طریق بستر به سمت پایین فشار می‌یابند. منطقه انحراف با بارهای منفی بسته که با اتم‌های پذیرنده (نیمه رسانا) متحد شده، جمع شده است.

ماسفت کانال – P

ماسفت کانال – P دارای یون‌های منفی است، بنابراین با ولتاژهای منفی کار می کند. هنگامی که ما ولتاژ منفی را به سمت دروازه اعمال می‌کنیم، الکترون‌های موجود در زیر لایه اکسید از طریق فشار نیروی رو به پایین به زیر زمین فشار می‌یابند. منطقه انحراف با بارهای مثبتی كه با اتم‌های اهداكننده (donor atoms) متحد شده‌اند، جمع می‌شود. ولتاژ منفی همچنین سوراخ‌هایی از منبع p +  و منطقه تخلیه را به ناحیه کانال جذب می‌کند.

ماسفت کانال – N

هنگامی که ما از ولتاژ دروازه مثبت استفاده می‌کنیم، سوراخ‌های موجود در زیر لایه اکسید با نیروی دافعه به طرف پایین به داخل بستر فشار می‌یابند. منطقه انحراف با بارهای منفی محدود که با اتم‌های پذیرنده متحد شده است، جمع می‌شود. ولتاژ مثبت نیز الکترون‌ها را از منبع n و تخلیه مناطق به داخل کانال جذب می‌کند. حال اگر ولتاژ در بین تخلیه و منبع جریان داشته باشد، جریان به طور آزاد بین منبع و تخلیه جریان می‌یابد و ولتاژ دروازه الکترون‌های موجود در کانال را کنترل می‌کند. در محل ولتاژ مثبت، در صورت اعمال ولتاژ منفی (سوراخ)، زیر لایه اکسید تشکیل می‌شود.

مقاله ای که خواندید از دسته مقالات تعمیرات برد الکترونیک از وبلاگ فنی برق بود. در صورتی که تمایل دارید تعمیرات بردهای الکترونیکی را به صورت کامل فرا گیرید می توانید در دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیک آموزشگاه فنی برق شرکت کنید.