N Channel MOSFET : Circuit, Paggana, Mga Pagkakaiba at Mga Aplikasyon Nito

Ang MOSFET ay isang uri ng transistor at ito ay tinatawag ding IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) o MIFET (Metal Insulator Field Effect Transistor). Sa isang MOSFET , ang channel at gate ay pinaghihiwalay sa pamamagitan ng manipis na SiO2 layer at bumubuo sila ng capacitance na nagbabago sa boltahe ng gate. Kaya, gumagana ang MOSFET tulad ng isang MOS Capacitor na kinokontrol sa pamamagitan ng input gate sa source boltahe. Kaya, ang MOSFET ay maaari ding gamitin bilang isang kapasitor na kinokontrol ng boltahe. Ang istraktura ng MOSFET ay katulad ng MOS capacitor dahil ang silicon base sa capacitor na ito ay p-type.

Ang mga ito ay inuri sa apat na uri ng p channel enhancement, n channel enhancement, p channel depletion, at n channel depletion. Tinatalakay ng artikulong ito ang isa sa mga uri ng katulad ng MOSFET N channel MOSFET – nagtatrabaho sa mga aplikasyon.

Ano ang N Channel MOSFET?

Isang uri ng MOSFET kung saan ang MOSFET channel ay binubuo ng karamihan ng mga charge carrier bilang kasalukuyang carrier tulad ng mga electron ay kilala bilang N channel MOSFET. Kapag NAKA-ON ang MOSFET na ito, lilipat ang karamihan sa mga carrier ng pagsingil sa buong channel. Ang MOSFET na ito ay kaibahan sa P-Channel MOSFET.

Kasama sa MOSFET na ito ang N- ang channel region na matatagpuan sa gitna ng source at drain terminal. Ito ay isang three-terminal device kung saan ang mga terminal bilang G (gate), D(drain), at S (source). Sa Transistor na ito, ang source at drain ay mabigat na doped n+ region at ang katawan o substrate ay P-type.

Nagtatrabaho

Kasama sa MOSFET na ito ang isang rehiyon ng N-channel na matatagpuan sa gitna ng mga terminal ng source at drain. Ito ay isang three-terminal device kung saan ang mga terminal ay G (gate), D(drain), at S (source). Sa FET na ito, ang source at drain ay mabigat na doped n+ region at ang katawan o substrate ay P-type.

Dito, ang channel ay nilikha sa pagdating ng mga electron. Ang +ve boltahe ay umaakit din ng mga electron mula sa n+ source at drain na rehiyon papunta sa channel. Kapag ang isang boltahe ay inilapat sa pagitan ng alisan ng tubig at mga pinagmumulan pagkatapos ay ang kasalukuyang malayang dumadaloy sa pagitan ng pinagmulan at alisan ng tubig at ang boltahe sa gate ay kumokontrol lamang sa mga electron na nagdadala ng singil sa loob ng channel. Katulad nito, kung ilalapat natin ang -ve boltahe sa terminal ng gate, ang isang butas na channel ay nabuo sa ibaba ng layer ng oxide.

Simbolo ng N Channel MOSFET

Ang simbolo ng N channel MOSFET ay ipinapakita sa ibaba. Kasama sa MOSFET na ito ang tatlong terminal tulad ng source, drain at gate. Para sa n-channel mosfet, ang direksyon ng simbolo ng arrow ay papasok. Kaya, ang simbolo ng arrow ay tumutukoy sa uri ng channel tulad ng P-channel o N-channel.

N Channel MOSFET Circuit

Ang circuit diagram para sa pagkontrol ng brushless dc fan gamit ang N channel mosfet at Arduino Uno rev3 ay ipinapakita sa ibaba. Maaaring buuin ang circuit na ito gamit ang Arduino Uno rev3 board, n channel mosfet, brushless dc fan, at connecting wires.

Ang MOSFET na ginamit sa circuit na ito ay 2N7000 N-channel MOSFET at ito ay uri ng pagpapahusay kaya dapat nating itakda ang output pin ng Arduino sa mataas para sa pagbibigay ng kapangyarihan sa fan.

Ang mga koneksyon ng circuit na ito ay sumusunod bilang;

• Ikonekta ang source pin ng MOSFET sa GND
• Ang gate pin ng MOSFET ay konektado sa pin 2 ng Arduino.
• Ang drain pin ng MOSFET sa itim na kulay na wire ng fan.
• Ang pulang kulay na wire ng brushless dc fan ay konektado sa positibong rail ng breadboard.
• Kailangang magbigay ng karagdagang koneksyon mula sa Arduino 5V pin sa positibong rail ng breadboard.

Sa pangkalahatan, ang isang MOSFET ay ginagamit para sa paglipat at pagpapalakas ng mga signal. Sa halimbawang ito, ginagamit ang mosfet na ito bilang switch na may kasamang tatlong terminal tulad ng gate, source, at drain. Ang n channel MOSFET ay isang uri ng voltage-controlled na device at ang mga MOSFET na ito ay available sa dalawang uri ng enhancement mosfet at depletion mosfet.

Sa pangkalahatan, ang pagpapahusay na MOSFET ay naka-off kapag ang Vgs (gate-source voltage) ay 0V, kaya isang boltahe ang dapat ibigay sa gate terminal upang ang kasalukuyang daloy sa buong drain-source channel. Samantalang, ang depletion MOSFET ay karaniwang naka-on kapag ang Vgs (gate-source voltage) ay 0V upang ang kasalukuyang daloy sa buong drain patungo sa source channel hanggang sa isang +ve boltahe ay ibigay sa gate terminal.

Code

void setup() {
// ilagay ang iyong setup code dito, para tumakbo nang isang beses:
pinMode(2, OUTPUT);

}

void loop() {
// ilagay ang iyong pangunahing code dito, upang tumakbo nang paulit-ulit:
digitalWrite(2, HIGH);
pagkaantala(5000);
digitalWrite(2, LOW);
pagkaantala(5000);
}

Kaya, kapag ang 5v supply ay ibinigay sa gate terminal ng mosfet, ang brushless dc fan ay naka-ON. Katulad nito, kapag ang 0v ay ibinigay sa gate terminal ng mosfet pagkatapos ay ang fan ay naka-OFF.

Mga uri ng N Channel MOSFET

Ang N channel MOSFET ay isang boltahe na kinokontrol na aparato na inuri sa dalawang uri ng uri ng pagpapahusay at uri ng pagkaubos.

N Channel Enhancement MOSFET

Ang isang enhancement type N channel MOSFET ay karaniwang naka-off kapag ang gate sa source boltahe ay zero volts, kaya isang boltahe ang dapat ibigay sa gate terminal upang ang mga kasalukuyang supply sa buong drain-source channel.

Ang paggawa ng n channel enhancement MOSFET ay kapareho ng enhancement p channel MOSFET maliban sa construction at operation. Sa ganitong uri ng MOSFET, maaaring bumuo ng katawan ng device ang isang p-type na substrate na bahagyang doped. Ang mga rehiyon ng pinagmulan at alisan ng tubig ay na-doped nang husto sa mga n-type na impurities.

Dito ang pinagmulan at katawan ay karaniwang konektado sa ground terminal. Kapag nag-apply kami ng positibong boltahe sa terminal ng gate, ang minority charge carrier ng p-type na substrate ay maaakit patungo sa gate terminal dahil sa positivity ng gate at katumbas na capacitive effect.

Ang karamihan sa mga carrier ng charge tulad ng mga electron at minority charge carrier ng p-type na substrate ay maaakit patungo sa gate terminal upang ito ay bumuo ng negatibong uncovered ions layer sa ilalim ng dielectric layer sa pamamagitan ng muling pagsasama ng mga electron na may mga butas.

Kung patuloy nating tinataasan ang positibong boltahe ng gate, ang proseso ng recombination ay magiging puspos pagkatapos ng antas ng boltahe ng threshold pagkatapos ay magsisimulang mag-ipon ang mga carrier ng charge tulad ng mga electron sa lugar upang bumuo ng isang libreng electron conductive channel. Ang mga libreng electron na ito ay magmumula rin sa mabigat na doped na pinagmulan at alisan ng tubig ang n-type na rehiyon.

Kung ilalapat namin ang + ve boltahe sa terminal ng paagusan pagkatapos ay ang daloy ng kasalukuyang ay naroroon sa buong channel. Kaya ang paglaban ng channel ay magdedepende sa mga carrier ng libreng charge tulad ng mga electron sa loob ng channel at muli ang mga electron na ito ay magdedepende sa potensyal ng gate ng device sa loob ng channel. Kapag ang konsentrasyon ng mga libreng electron ay bumubuo sa channel at ang daloy ng kasalukuyang sa buong channel ay mapapahusay dahil sa pagtaas ng boltahe ng gate.

N Channel Depletion MOSFET

Sa pangkalahatan, ang MOSFET na ito ay isinaaktibo sa tuwing ang boltahe sa gate papunta sa source ay 0V, samakatuwid ang mga kasalukuyang supply mula sa drain papunta sa source channel hanggang sa isang positibong boltahe ay inilapat sa gate (G) terminal. Ang N channel depletion MOSFET gumagana ay iba kumpara sa n channel enhancement MOSFET. Sa MOSFET na ito, ang substrate na ginamit ay isang p-type semiconductor.

Sa MOSFET na ito, pareho ang source at drain region ay mabigat na doped n-type semiconductors. Ang agwat sa pagitan ng mga rehiyon ng pinagmulan at alisan ng tubig ay nagkakalat sa pamamagitan ng mga n-type na impurities.

Kapag nag-apply kami ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng source at drain terminal, dumadaloy ang kasalukuyang sa buong n rehiyon ng substrate. Kapag nag-apply kami ng isang -ve na boltahe sa terminal ng gate, ang mga carrier ng singil tulad ng mga electron ay aalisin at ibababa sa n-rehiyon sa ilalim lamang ng silicon dioxide dielectric layer.

Dahil dito, magkakaroon ng mga positibong uncovered ions na layer sa ilalim ng SiO2 dielectric layer. Kaya sa ganitong paraan, magkakaroon ng pagkaubos ng mga carrier ng singil sa loob ng channel. Kaya, bababa ang conductivity ng pangkalahatang channel.

Sa kondisyong ito, kapag ang parehong boltahe ay inilapat sa terminal ng alisan ng tubig, ang kasalukuyang sa alisan ng tubig ay bababa. Dito napagmasdan namin na ang drain current ay makokontrol sa pamamagitan ng pagbabago ng depletion ng charge carriers sa loob ng channel, kaya ito ay kilala bilang depletion MOSFET.

Dito, ang gate ay nasa a -ve potential ang drain ay nasa +ve potential at ang source ay nasa '0' potential. Bilang resulta, ang pagkakaiba ng boltahe ay higit sa pagitan ng drain sa gate kaysa sa source sa gate, samakatuwid ang depletion layer width ay mas patungo sa drain kaysa sa source.

Pagkakaiba sa pagitan ng N Channel MOSFET at P Channel MOSFET

Ang pagkakaiba sa pagitan ng n channel at p channel mosfet ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

Paano Subukan ang isang N Channel MOSFET

Ang mga hakbang na kasangkot sa pagsubok sa N channel MOSFET ay tinalakay sa ibaba.

• Upang subukan ang isang n channel MOSFET, isang analog multimeter ang ginagamit. Para diyan, kailangan nating ilagay ang knob sa 10K range.
• Para sa pagsubok sa MOSFET na ito, ilagay muna ang itim na probe sa drain pin ng MOSFET at ang pulang probe sa gate pin upang ma-discharge ang internal capacitance sa loob ng MOSFET.
• Pagkatapos nito, ilipat ang pulang color probe sa source pin habang ang itim na probe ay nasa drain pin pa rin
• Gamitin ang kanang daliri upang hawakan ang parehong gate at drain pin upang maobserbahan namin na ang pointer ng analog multimeter ay liliko sa gitnang hanay ng sukat ng metro.
• Alisin ang pulang probe ng multimeter at gayundin ang kanang daliri mula sa source pin ng MOSFET pagkatapos ay ilagay muli ang daliri sa pulang probe at source pin, mananatili pa rin ang pointer sa gitna ng multimeter scale.
• Para sa pagdiskarga nito, kailangan nating alisin ang pulang probe at isang beses lang na pagpindot sa pin ng gate. Sa wakas, ito ay maglalabas muli ng panloob na kapasidad.
• Ngayon, kailangang gumamit muli ng pulang probe para hawakan ang source pin, pagkatapos ay hindi na malilihis ang pointer ng multimeter gaya ng dati mo itong nadischarge sa pamamagitan lamang ng pagpindot sa gate pin.

Mga katangian

Ang N channel MOSFET ay may dalawang katangian tulad ng mga katangian ng drain at mga katangian ng paglilipat.

Mga Katangian ng Drain

Ang mga katangian ng drain ng N-channel mosfet ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

• Ang mga katangian ng drain ng n channel mosfet ay naka-plot sa pagitan ng output current at ang VDS na kilala bilang Drain to source voltage VDS.
• Tulad ng nakikita natin sa diagram, para sa iba't ibang mga halaga ng Vgs, i-plot natin ang kasalukuyang mga halaga. Para makita natin ang iba't ibang plots ng drain current sa diagram tulad ng pinakamababang Vgs value, maximum Vgs values, atbp.
• Sa mga katangian sa itaas, ang kasalukuyang ay mananatiling pare-pareho pagkatapos ng ilang boltahe ng alisan ng tubig. Samakatuwid, ang pinakamababang boltahe para sa alisan ng tubig sa pinagmulan ay kinakailangan upang gumana ang MOSFET.
• Kaya, kapag tinaasan natin ang 'Vgs', tataas ang lapad ng channel at magreresulta sa mas maraming ID (drain current).

Mga Katangian ng Paglipat

Ang mga katangian ng paglilipat ng N-channel mosfet ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

• Ang mga katangian ng paglilipat ay kilala rin bilang transconductance curve na naka-plot sa pagitan ng input voltage (Vgs) at output current (ID).
• Sa una, kapag walang gate sa source boltahe (Vgs) pagkatapos ay napakababa ang kasalukuyang daloy tulad ng sa micro amps.
• Kapag positibo na ang gate sa source voltage, unti-unting tumataas ang drain current.
• Pagkatapos, mayroong mabilis na pagtaas sa loob ng drain current na katumbas ng pagtaas sa vgs.
• Ang drain current ay maaaring makuha sa pamamagitan ng Id= K (Vgsq- Vtn)^2.

Mga aplikasyon

Ang mga aplikasyon ng n channel mosfe t isama ang mga sumusunod.

• Ang mga MOSFET na ito ay madalas na ginagamit sa mga application na may mababang boltahe tulad ng isang full bridge, at B6-bridge arrangement gamit ang motor at isang DC source.
• Ang mga MOSFET na ito ay nakakatulong sa paglipat ng negatibong supply para sa motor sa baligtad na direksyon.
• Gumagana ang isang n-channel na MOSFET sa mga rehiyon ng saturation at cut-off. pagkatapos ito ay kumikilos tulad ng isang switching circuit.
• Ang mga MOSFET na ito ay ginagamit upang ilipat ang LAMP o ang LED sa ON/OFF.
• Ang mga ito ay ginustong sa mataas na kasalukuyang mga aplikasyon.

Kaya, ito ay tungkol sa isang pangkalahatang-ideya ng n channel mosfet – gumagana kasama ang mga aplikasyon. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang p channel mosfet?