MOSFET de canal N: circuito, funcionamiento, diferencias y sus aplicaciones

MOSFET es un tipo de transistor y también se llama IGFET (Transistor de efecto de campo de puerta aislada) o MIFET (Transistor de efecto de campo de aislador de metal). en un MOSFET , el canal y la puerta están separados a través de una capa delgada de SiO2 y forman una capacitancia que cambia con el voltaje de la puerta. Entonces, MOSFET funciona como un condensador MOS que se controla a través de la puerta de entrada para generar voltaje. Por lo tanto, MOSFET también se puede usar como capacitor controlado por voltaje. La estructura del MOSFET es similar a la del condensador MOS porque la base de silicio de este condensador es de tipo p.

Estos se clasifican en cuatro tipos de mejora del canal p, mejora del canal n, reducción del canal p y reducción del canal n. Este artículo analiza uno de los tipos de MOSFET como MOSFET de canal N – trabajar con aplicaciones.

¿Qué es un MOSFET de canal N?

Un tipo de MOSFET en el que el canal MOSFET se compone de una mayoría de portadores de carga como portadores de corriente como electrones se conoce como MOSFET de canal N. Una vez que este MOSFET esté ENCENDIDO, la mayoría de los portadores de carga se moverán por todo el canal. Este MOSFET es un contraste con el MOSFET de canal P.

Este MOSFET incluye N: la región del canal que se encuentra en el medio de los terminales de fuente y drenaje. Es un dispositivo de tres terminales donde los terminales son G (puerta), D (drenaje) y S (fuente). En este transistor, la fuente y el drenaje están fuertemente dopados en la región n+ y el cuerpo o sustrato es de tipo P.

Laboral

Este MOSFET incluye una región de canal N que se encuentra en el medio de los terminales de fuente y drenaje. Es un dispositivo de tres terminales donde los terminales son G (puerta), D (drenaje) y S (fuente). En este FET, la fuente y el drenaje están fuertemente dopados en la región n+ y el cuerpo o sustrato es de tipo P.

Aquí, el canal se crea con la llegada de los electrones. El voltaje +ve también atrae electrones de las regiones de fuente y drenaje n+ hacia el canal. Una vez que se aplica un voltaje entre el drenaje y las fuentes, la corriente fluye libremente entre la fuente y el drenaje y el voltaje en la puerta simplemente controla los electrones portadores de carga dentro del canal. De manera similar, si aplicamos un voltaje -ve en la terminal de la puerta, se forma un canal de orificio debajo de la capa de óxido.

Símbolo MOSFET de canal N

El símbolo MOSFET de canal N se muestra a continuación. Este MOSFET incluye tres terminales como fuente, drenaje y puerta. Para el mosfet de canal n, la dirección del símbolo de flecha es hacia adentro. Entonces, el símbolo de flecha especifica el tipo de canal como canal P o canal N.

Circuito MOSFET de canal N

los diagrama de circuito para controlar un ventilador de CC sin escobillas usando un mosfet de canal N y Arduino Uno rev3 se muestra a continuación. Este circuito se puede construir con una placa Arduino Uno rev3, un mosfet de canal n, un ventilador de CC sin escobillas y cables de conexión.

El MOSFET utilizado en este circuito es un MOSFET de canal N 2N7000 y es de tipo mejorado, por lo que debemos configurar el pin de salida de Arduino en alto para proporcionar energía al ventilador.

Las conexiones de este circuito siguen como;

• Conecte el pin de fuente del MOSFET a GND
• El pin de la puerta del MOSFET está conectado al pin 2 de Arduino.
• El pasador de drenaje de MOSFET al cable de color negro del ventilador.
• El cable de color rojo del ventilador de CC sin escobillas está conectado al riel positivo de la placa de prueba.
• Se debe proporcionar una conexión adicional desde el pin Arduino 5V al riel positivo de la placa de pruebas.

Generalmente, un MOSFET se usa para conmutar y amplificar señales. En este ejemplo, este mosfet se usa como un interruptor que incluye tres terminales como puerta, fuente y drenaje. El MOSFET de canal n es un tipo de dispositivo controlado por voltaje y estos MOSFET están disponibles en dos tipos de mosfet de mejora y mosfet de empobrecimiento.

En general, un MOSFET de mejora se apaga una vez que Vgs (voltaje de fuente de compuerta) es 0 V, por lo tanto, se debe proporcionar un voltaje a la terminal de compuerta para que la corriente fluya a través del canal de fuente de drenaje. Mientras que, el MOSFET de agotamiento generalmente se enciende una vez que Vgs (voltaje de fuente de puerta) es 0 V, de modo que la corriente fluye a través del drenaje hacia el canal de fuente hasta que se proporciona un voltaje de +ve en la terminal de puerta.

Código

configuración vacía () {
// pon tu código de configuración aquí, para ejecutar una vez:
pinMode(2, SALIDA);

}

bucle vacío () {
// pon tu código principal aquí, para ejecutar repetidamente:
escritura digital (2, ALTO);
retraso (5000);
escritura digital (2, BAJO);
retraso (5000);
}

Por lo tanto, cuando se proporciona el suministro de 5v a la terminal de puerta de mosfet, el ventilador de CC sin escobillas se encenderá. De manera similar, cuando se le da 0v a la terminal de puerta de mosfet, el ventilador se apagará.

Tipos de MOSFET de canal N

El MOSFET de canal N es un dispositivo controlado por voltaje que se clasifica en dos tipos, tipo de mejora y tipo de agotamiento.

MOSFET de mejora de canal N

Un MOSFET de canal N de mejora generalmente está apagado una vez que el voltaje de la puerta a la fuente es cero voltios, por lo tanto, se debe proporcionar un voltaje a la terminal de la puerta para que la corriente se suministre a través del canal de fuente de drenaje.

El funcionamiento del MOSFET de mejora de canal n es el mismo que el del MOSFET de canal p de mejora, excepto por la construcción y el funcionamiento. En este tipo de MOSFET, un sustrato de tipo p ligeramente dopado puede formar el cuerpo del dispositivo. Las regiones de fuente y drenaje están fuertemente dopadas con impurezas de tipo n.

Aquí, la fuente y el cuerpo están comúnmente conectados a la terminal de tierra. Una vez que aplicamos un voltaje positivo a la terminal de la puerta, los portadores de carga minoritarios del sustrato tipo p se atraerán hacia la terminal de la puerta debido a la positividad de la puerta y el efecto capacitivo equivalente.

Los portadores de carga mayoritarios, como los electrones, y los portadores de carga minoritarios del sustrato de tipo p serán atraídos hacia el terminal de la puerta, de modo que forme una capa de iones negativos descubiertos debajo de la capa dieléctrica mediante la recombinación de electrones con huecos.

Si aumentamos el voltaje positivo de la puerta continuamente, el proceso de recombinación se saturará después del nivel de voltaje umbral y luego los portadores de carga, como los electrones, comenzarán a acumularse en el lugar para formar un canal conductor de electrones libres. Estos electrones libres también provendrán de la fuente fuertemente dopada y drenarán la región de tipo n.

Si aplicamos voltaje +ve en la terminal de drenaje, entonces el flujo de corriente estará presente en todo el canal. Entonces, la resistencia del canal dependerá de los portadores de carga libres, como los electrones dentro del canal y, nuevamente, estos electrones dependerán del potencial de la puerta del dispositivo dentro del canal. Cuando la concentración de electrones libres forma el canal y el flujo de corriente a través del canal mejorará debido al aumento en el voltaje de la puerta.

MOSFET de agotamiento de canal N

Generalmente, este MOSFET se activa siempre que el voltaje en la puerta a la fuente sea de 0 V, por lo tanto, la corriente se suministra desde el drenaje al canal de la fuente hasta que se aplica un voltaje positivo en la terminal de la puerta (G). El funcionamiento del MOSFET de agotamiento del canal N es diferente en comparación con el MOSFET de mejora del canal n. En este MOSFET, el sustrato utilizado es un semiconductor de tipo p.

En este MOSFET, tanto la región de origen como la de drenaje son semiconductores de tipo n fuertemente dopados. La brecha entre las regiones de fuente y drenaje se difunde a través de impurezas de tipo n.

Una vez que aplicamos una diferencia de potencial entre las terminales de fuente y drenaje, la corriente fluye a lo largo de la región n del sustrato. Cuando aplicamos un voltaje -ve en la terminal de la puerta, los portadores de carga, como los electrones, se repelerán y se desplazarán hacia abajo en la región n justo debajo de la capa dieléctrica de dióxido de silicio.

En consecuencia, habrá capas de iones positivos descubiertos debajo de la capa dieléctrica de SiO2. Entonces, de esta manera, se producirá un agotamiento de los portadores de carga dentro del canal. Por lo tanto, la conductividad general del canal disminuirá.

En esta condición, cuando se aplica el mismo voltaje en el terminal de drenaje, la corriente en el drenaje disminuirá. Aquí hemos observado que la corriente de drenaje se puede controlar cambiando el agotamiento de los portadores de carga dentro del canal, por lo que se conoce como MOSFET de agotamiento.

Aquí, la puerta está en un potencial -ve, el drenaje está en un potencial +ve y la fuente está en un potencial '0'. Como resultado, la diferencia de voltaje es mayor entre el drenaje y la puerta que entre la fuente y la puerta, por lo tanto, el ancho de la capa de agotamiento es más hacia el drenaje que hacia la fuente.

Diferencia entre MOSFET de canal N y MOSFET de canal P

La diferencia entre el canal n y el mosfet del canal p incluye lo siguiente.

Cómo probar un MOSFET de canal N

Los pasos involucrados en la prueba del MOSFET de canal N se analizan a continuación.

• Para probar un MOSFET de n canales, se utiliza un multímetro analógico. Para eso, necesitamos colocar la perilla en el rango de 10K.
• Para probar este MOSFET, primero coloque la sonda negra en el pin de drenaje del MOSFET y la sonda roja en el pin de la puerta para descargar la capacitancia interna dentro del MOSFET.
• Después de eso, mueva la sonda de color rojo al pin de origen mientras la sonda negra todavía está en el pin de drenaje.
• Use el dedo derecho para tocar los pines de compuerta y drenaje para que podamos observar que el puntero del multímetro analógico se desviará hacia el rango central de la escala del medidor.
• Quite la sonda roja del multímetro y también el dedo derecho del pin fuente del MOSFET, luego vuelva a colocar el dedo en el pin rojo de la sonda y la fuente, el puntero permanecerá en el centro de la escala del multímetro.
• Para descargarlo, tenemos que quitar la sonda roja y solo tocar una vez el pin de la puerta. Finalmente, esto descargará nuevamente la capacitancia interna.
• Ahora, una sonda roja debe usarse nuevamente para tocar el pin de la fuente, luego el puntero del multímetro no se desviará en absoluto, ya que anteriormente lo descargó simplemente tocando el pin de la puerta.

Características

El MOSFET de canal N tiene dos características, como características de drenaje y características de transferencia.

Características de drenaje

Las características de drenaje del mosfet de canal N incluyen lo siguiente.

• Las características de drenaje del mosfet de canal n se trazan entre la corriente de salida y el VDS, que se conoce como voltaje de drenaje a fuente VDS.
• Como podemos ver en el diagrama, para diferentes valores de Vgs, graficamos los valores actuales. Entonces podemos ver diferentes gráficos de corriente de drenaje en el diagrama, como el valor Vgs más bajo, los valores Vgs máximos, etc.
• En las características anteriores, la corriente permanecerá constante después de un voltaje de drenaje. Por lo tanto, se requiere un voltaje mínimo para el drenaje a la fuente para que funcione MOSFET.
• Entonces, cuando aumentamos 'Vgs', el ancho del canal aumentará y lo que resultará en más ID (corriente de drenaje).

Características de transferencia

Las características de transferencia del mosfet de canal N incluyen lo siguiente.

• Las características de transferencia también se conocen como la curva de transconductancia que se traza entre el voltaje de entrada (Vgs) y la corriente de salida (ID).
• Al principio, siempre que no haya una puerta a la fuente de voltaje (Vgs), entonces fluirá muy menos corriente como en microamperios.
• Una vez que el voltaje de puerta a fuente es positivo, la corriente de drenaje aumenta gradualmente.
• Posteriormente, hay un aumento rápido dentro de la corriente de drenaje equivalente a un aumento en vgs.
• La corriente de drenaje se puede lograr a través de Id= K (Vgsq- Vtn)^2.

Aplicaciones

los aplicaciones de n channel mosfe t incluir lo siguiente.

• Estos MOSFET se utilizan con frecuencia en aplicaciones de dispositivos de bajo voltaje, como un puente completo y una disposición de puente B6 que utiliza el motor y una fuente de CC.
• Estos MOSFET son útiles para cambiar el suministro negativo del motor en la dirección inversa.
• Un MOSFET de canal n opera en regiones de saturación y corte. entonces actúa como un circuito de conmutación.
• Estos MOSFET se utilizan para encender/apagar la lámpara o el LED.
• Estos son los preferidos en aplicaciones de alta corriente.

Por lo tanto, se trata de una descripción general del canal n mosfet-funcionando con aplicaciones. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es el mosfet de canal p?