ما هي P Channel MOSFET: العمل وتطبيقاتها

MOSFET عبارة عن جهاز ثلاثي الأطراف ، يتم التحكم فيه بالجهد ، ومقاومة عالية للمدخلات ، وجهاز أحادي القطب ، وهي مكونات أساسية في الدوائر الإلكترونية المختلفة. بشكل عام ، يتم تصنيف هذه الأجهزة إلى نوعين من التحسينات موسفيت & نضوب Mosfet بناءً على ما إذا كان لديهم قنوات في حالتها الافتراضية أم لا. مرة أخرى ، يتم تصنيف MOSFETs التعزيزية إلى تحسين القناة p و n يتم تصنيف MOSFET لتعزيز القناة واستنفادها إلى استنفاد قناة p و n استنفاد القناة MOSFET. لذلك تناقش هذه المقالة أحد أنواع MOSFETs مثل قناة ف موسفيت .

ما هي قناة P MOSFET؟

نوع من MOSFET تتكون فيه القناة من غالبية حاملات الشحنة حيث تُعرف الثقوب بقناة p MOSFET. بمجرد تنشيط MOSFET ، ستتحرك غالبية ناقلات الشحن مثل الثقوب في جميع أنحاء القناة. يتناقض هذا MOSFET مع N قناة MOSFET لأنه في N MOSFET غالبية حاملات الشحنة عبارة عن إلكترونات. ال رموز P قناة MOSFET في وضع التحسين ووضع الاستنفاد موضحة أدناه.

تشتمل P- channel MOSFET على منطقة P- Channel مرتبة بين المطرافين مثل المصدر (S) والصرف (D) والجسم هو منطقة n. على غرار N channel MOSFET ، يشتمل هذا النوع من MOSFET أيضًا على ثلاث محطات طرفية مثل المصدر والصرف والبوابة. هنا ، يتم تخدير كل من محطات المصدر والصرف بشكل كبير بمواد من النوع p ونوع الركيزة المستخدمة في MOSFET هذا هو نوع n.

عمل

غالبية ناقلات الشحنة في دوائر P-Channel MOSFET عبارة عن ثقوب حيث تكون حاملات الشحن هذه منخفضة الحركة مقارنة بالإلكترون المستخدم داخل N-Channel MOSFETs. الفرق الرئيسي بين القناة p و n قناة MOSFET هو أنه في القناة p ، يكون الجهد السالب ضروريًا من Vgs (محطة بوابة إلى مصدر) لتنشيط MOSFET بينما ، في القناة n ، يحتاج إلى جهد VGS موجب. لذلك هذا يجعل P-Channel type MOSFET خيارًا مثاليًا للمفاتيح عالية الجانب.

عندما نعطي الجهد السالب (-) عند طرف بوابة MOSFET ، فإن حاملات الشحنة المتاحة أسفل طبقة الأكسيد مثل الإلكترونات يتم دفعها لأسفل في الركيزة. لذا فإن منطقة النضوب التي تشغلها الثقوب مرتبطة بالذرات المانحة. لذلك ، فإن جهد البوابة السالب (-) سوف يجذب ثقوبًا من منطقة التصريف & p + المصدر إلى منطقة القناة.

يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد عن MOSFET كمفتاح

أنواع P Channel MOSFET

هناك نوعان من MOSFETs قناة p المتاحة تحسين قناة P MOSFET & P استنفاد قناة MOSFET.

P- قناة تعزيز MOSFET

تم تصميم MOSFET لتحسين القناة p ببساطة باستخدام ركيزة n مخدرة قليلاً. هنا ، يتم فصل مادتين من النوع p مخدر بشدة عبر طول القناة مثل 'L'. تترسب طبقة ثاني أكسيد السيليكون الرقيقة على الركيزة التي تسمى عادة الطبقة العازلة.

في هذا MOSFET ، تشكل المادتان من النوع P المصدر (S) والصرف (D) ويستخدم الألمنيوم كطلاء على العازل لتشكيل بوابة (G) الطرفية. هنا ، مصدر MOSFET والجسم مرتبطان ببساطة بـ GND.

عندما يتم تطبيق جهد سلبي على طرف البوابة (G) ، فسيتم تسوية + تركيز الشحنات تحت الطبقة العازلة بسبب تأثير السعة. سيتم تحريك الإلكترونات المتوفرة في الركيزة n بسبب قوى التنافر.

عندما يتم تطبيق جهد سلبي عند طرف الصرف ، فإن الجهد السالب داخل منطقة التصريف يقلل من فرق الجهد بين البوابة والصرف ، وبالتالي ، ينخفض ​​عرض القناة الموصلة باتجاه منطقة الصرف ، والإمدادات الحالية من المصدر إلى الصرف.

توفر القناة المتكونة داخل MOSFET مقاومة لتدفق التيار من المصدر إلى الصرف. هنا ، تعتمد مقاومة القناة بشكل أساسي على المنظر الجانبي للقناة ومرة ​​أخرى يعتمد المقطع العرضي للقناة على الجهد السالب المطبق عند طرف البوابة. وبالتالي ، يمكن التحكم في تدفق التيار من المصدر إلى الصرف من خلال الجهد المطبق عند طرف البوابة ، لذلك تُعرف MOSFET باسم جهاز التحكم في الجهد. عندما يشكل تركيز الفتحة القناة ، يتحسن تدفق التيار عبر القناة بسبب زيادة جهد البوابة السالب ، لذلك يُعرف هذا بـ P - Channel Enhancement MOSFET.

ف- قناة نضوب MOSFET

يتم عكس بناء MOSFET لاستنفاد القناة p إلى نضب قناة MOSFET. القناة في MOSFET هذه مُنشأة مسبقًا بسبب الشوائب المتاحة من النوع p فيها. بمجرد تطبيق الجهد السالب (-) عند طرف البوابة ، تنجذب حاملات الشحنة الأقلية مثل الإلكترونات في النوع n نحو القناة من النوع p. في هذه الحالة ، بمجرد أن يكون التصريف متحيزًا عكسيًا ، يبدأ الجهاز في التوصيل ، على الرغم من أنه عندما يتم تحسين الجهد السالب داخل الصرف ، فإنه يؤدي إلى تكوين طبقة النضوب.

تعتمد هذه المنطقة بشكل أساسي على تركيز الطبقة المتكونة بسبب الثقوب. سيؤثر عرض منطقة طبقة النضوب على قيمة التوصيل للقناة. لذلك ، من خلال الاختلافات في قيم الجهد في المنطقة ، يتم التحكم في تدفق التيار. أخيرًا ، ستبقى البوابة والمصرف عند القطبية السالبة بينما يظل المصدر عند القيمة '0'.

كيف تستخدم P-Channel Mosfet؟

تظهر أدناه دائرة تبديل MOSFET التكميلية للتحكم في المحرك. تستخدم دائرة التبديل هذه وحدتي MOSFET مثل القناة P والقناة N للتحكم في المحرك في كلا الاتجاهين. في هذه الدائرة ، يتم توصيل هاتين الدائرتين MOSFET ببساطة لتوليد مفتاح ثنائي الاتجاه باستخدام مصدر إمداد مزدوج من خلال المحرك المتصل بين مرجع التصريف المشترك و GND.

بمجرد أن يكون جهد الدخل منخفضًا ، سيتم تشغيل P-channel MOSFET المتصل في الدائرة وسيتم إيقاف تشغيل N قناة MOSFET لأن بوابتها إلى مفترق المصدر منحازة بشكل سلبي نتيجة لذلك يتحول المحرك في الدائرة في اتجاه واحد. هنا ، يتم تشغيل المحرك باستخدام سكة إمداد + VDD.
وبالمثل عندما يكون الإدخال مرتفعًا ، فإن N-channel MOSFET يقوم بتبديل ON & P-channel تبديل الجهاز لأن بوابته إلى تقاطع المصدر منحازة بشكل إيجابي. الآن يدور المحرك في الاتجاه العكسي لأن الجهد الطرفي للمحرك قد انعكس عندما يتم توفيره من خلال سكة الإمداد -VDD.

بعد ذلك ، بالنسبة لاتجاه إعادة توجيه المحرك ، يتم استخدام نوع P-channel MOSFET لتبديل الإمداد + ve إلى المحرك بينما ، بالنسبة للاتجاه العكسي ، يتم استخدام N-channel MOSFET لتبديل مصدر التيار إلى المحرك محرك.

• هنا ، عندما تكون كلتا MOSFETs في وضع إيقاف التشغيل ، سيتوقف المحرك عن العمل.
• عندما يكون MOSFET1 في وضع التشغيل ، يكون MOSFET2 في وضع الإيقاف ، ثم يعمل المحرك في اتجاه التوجيه.
• عندما يكون MOSFET1 في وضع إيقاف التشغيل ، يكون MOSFET2 في وضع التشغيل ، ثم يعمل المحرك في الاتجاه العكسي.

كيف تقوم باختبار P Channel MOSFET؟

يمكن إجراء اختبار قناة p MOSFET باستخدام مقياس رقمي متعدد باتباع الخطوات التالية.

• أولاً ، تحتاج إلى ضبط جهاز القياس المتعدد على نطاق الصمام الثنائي
• ضع MOSFET على أي طاولة خشبية مع توجيه جانبها المطبوع نحوك.
• باستخدام مسبار مقياس رقمي متعدد ، واختصار طرفي التصريف والبوابة في MOSFET ، سيسمح هذا أولاً بتفريغ السعة الداخلية للجهاز ، لذا فهو ضروري جدًا لعملية اختبار MOSFET.
• الآن ضع مسبار اللون الأحمر للمقياس المتعدد على طرف المصدر والمجس الأسود على طرف الصرف.
• ستحصل على قراءة دائرة مفتوحة على شاشة العرض المتعدد.
• بعد ذلك ، بدون تغيير مسبار اللون الأحمر من محطة مصدر MOSFET ، قم بإزالة مسبار اللون الأسود من طرف الصرف ووضعه على طرف بوابة MOSFET لبضع ثوانٍ وضعه مرة أخرى على طرف تصريف MOSFET.
• في هذا الوقت ، سيُظهر جهاز القياس المتعدد قيمة منخفضة أو قيمة استمرارية على شاشة جهاز القياس المتعدد.
• هذا كل شيء ، وهذا سوف يتحقق من أن MOSFET الخاص بك على ما يرام وبدون أي مشاكل. أي نوع آخر من القراءة سيحدد MOSFET المعيب.

أوضاع فشل P Channel MOSFET

يحدث فشل MOSFET بشكل متكرر لأسباب تبدو غير قابلة للتفسير حتى مع التصميم الجيد وأفضل المكونات والمحرك الجديد. بشكل عام ، تعتبر الدوائر المتكاملة متعددة المراحل (MOSFET) قوية جدًا - ومع ذلك ، يمكن أن تفشل بسرعة كبيرة نظرًا لتجاوز التقييمات. سنقوم هنا بشرح بعض أوضاع الفشل الرئيسية لـ MOSFET وكيفية تجنبها.

من الصعب جدًا اكتشاف الإخفاقات التي حدثت داخل MOSFET لأننا لسنا على علم بما حدث بالضبط وتسبب في حدوث إخفاقات. هنا قمنا بإدراج بعض أوضاع الفشل التي حدثت في MOSFET مثل ما يلي.

• كلما ارتفعت الإمدادات الحالية في جميع أنحاء MOSFET ، فستسخن. يمكن أن يؤدي انخفاض الحرارة الضعيف أيضًا إلى تلف MOSFET من درجات الحرارة القصوى.
• بطارية معيبة.
• فشل الانهيار الجليدي.
• فشل dV / dt.
• محرك مسدود أو محشور.
• تسارع أو تباطؤ سريع.
• تبديد القوة الزائدة.
• التيار الزائد
• تحميل مع ماس كهربائى
• أجسام غريبة أو أشياء غريبة غير مألوفة.

صفات

ال خاصية قناة P MOSFET ق تمت مناقشتها أدناه.

• هذه الدوائر MOSFET هي أجهزة يتم التحكم فيها بالجهد.
• تحتوي هذه الأجهزة على قيم مقاومة عالية للمدخلات.
• في القناة P ، ترجع موصلية القناة إلى القطبية السالبة عند طرف البوابة.
  بالمقارنة مع القناة n ، فإن خصائص قناة p Mosfet متشابهة ولكن الاختلاف الوحيد هو الأقطاب لأن قيم الركائز ليست هي نفسها هنا.

مزايا

ال مزايا P Channel MOSFET تشمل ما يلي.

• تصميم MOSFET بسيط للغاية ، لذا فهو قابل للتطبيق عندما تكون المساحة محدودة مثل محركات الجهد المنخفض وتطبيقات POLs غير المعزولة.
• هذه هي طريقة القيادة المبسطة داخل مكان التبديل الجانبي المرتفع وتقليل التكلفة الإجمالية في كثير من الأحيان
• تكون الكفاءة التي توفرها دوائر MOSFET أعلى عند التشغيل بجهد منخفض.
• بالمقارنة مع JFETs ، تتمتع MOSFETs بمقاومة عالية للمدخلات.
• لديهم مقاومة تصريف عالية بسبب مقاومة القناة الأقل.
• هذه سهلة التصنيع للغاية.
• إنه يدعم التشغيل عالي السرعة مقارنة بـ JFETs.

ال عيوب قناة P MOSFET تشمل ما يلي.

• طبقة الأكسيد الرقيقة للـ MOSFET ستجعلها عرضة للتلف عندما تحدثها الشحنات الكهروستاتيكية.
• هذه ليست مستقرة عند استخدام الفولتية العالية.

وبالتالي ، هذه نظرة عامة على قناة p MOSFET - العمل وأنواعها وتطبيقاتها. هنا سؤال لك ، ما هي قناة N MOSFET؟