Кіріспе
Электрондық компоненттер саласында металл-оксид-жартылай өткізгіш өріс эффектінің транзисторы (Мосфет ) заманауи схемада іргелі құрылыс блогы ретінде пайда болды. Дәстүрлі биполярлы түйісу транзисторлары (BJTS) электронды құрылғыларды дамытуда маңызды рөл атқарды, ал Моссер оларды әр түрлі қосымшаларда қолайлы етуге мүмкіндік береді. Бұл мақалада инженерлер мен дизайнерлер кәдімгі транзисторларға, олардың операциялық тиімділігін, құрылымдық артықшылықтарын, құрылымдық артықшылықтарын және электронды жүйелерге әкелетін себептермен анықталады.
Мозфет пен Б.Ж. арасындағы негізгі айырмашылықтар
Өзегінде, MOSFETS және BJTS электронды тізбектердегі қосқыш немесе күшейткіштер ретінде жұмыс істейді, бірақ олар әртүрлі қағидаттарда жұмыс істейді. BJTS - бұл жұмыс істеп тұрған базалық токтың үздіксіз ағынын қажет ететін ағымдағы басқарылатын құрылғылар. Керісінше, Моссерлер вольтажды басқарады, қақпа терминалында вольтажды қажет етеді, су төгетін және бастапқы терминалдар арасындағы өткізгіштікті модуляциялау үшін кернеуді қажет етеді. Бұл негізгі айырмашылық Мосфет үшін бірнеше операциялық артықшылықтарға әкеледі.
Қуатты тұтыну тиімділігі
Мозфевтің кернеуі бақыланатын табиғаты BJT-мен салыстырғанда көліктер тізбектерінде айтарлықтай аз қуат тұтынады. Мозфеттің күйін сақтау үшін қақпа ток қажет болғандықтан (қақпаның сыйымдылығы немесе зарядталған немесе зарядсыздандырылатын ауысу кезінде), статикалық қуат тұтыну минималды емес. Бұл тиімділік батареямен жұмыс істеп тұрған құрылғыларда және қуат тиімділігі батареяның ұзағырақ берілетін және жылу мәселелерін қысқарту кезінде өте маңызды.
Ауыстыру жылдамдығы және жиіліктік жауап
Мозфец, әдетте, көбінесе BJT-мен салыстырғанда жылдам коммутация жылдамдығын ұсынады. Базалық аймақта (BJTS-та) зарядтау қоймасының болмауы MOSFETS-ке тез қосылып, одан да тез қосылып, оларды жоғары жиілікті қосымшаларға қолайлы етеді. Бұл атрибут электрмен жабдықтау және жылдам жүрдек сандық тізбектерде тиімді, онда жылдам өтулер өнімділігі бар.
Жылу өнімділігі мен тұрақтылығы
Жылуды басқару - бұл электронды дизайнның маңызды аспектісі. Мозфеттер оң температуралық коэффициент көрсетеді, олардың кедергісі температурамен жоғарылайды. Бұл қасиет жылу тұрақтылығына және бірнеше мофецтерді термиялық қашу қаупінсіз, олардың теріс температуралық коэффициентіне байланысты жалпы мәселе бар.
Жақсартылған жылу өткізгіштік
Мозфецтердің құрылымдық дизайны тиімді жылу таратуды жеңілдетеді. Олардың жоспарланған құрылысы жылу раковиналарымен жанасып, жылу раковиналарымен байланыста болуға мүмкіндік береді. Бұл мүмкіндік жоғары қуатты қосымшаларда өте күшті, олар құрылғының сенімділігі мен ұзақ өмір сүруін қамтамасыз ету үшін тиімді жылуды кетіру қажет.
Төменгі термиялық шу
Мозфец BJTS-пен салыстырғанда аз термиялық шу шығарады. Бұл сипаттама оларды дәл аналогтық тізбектер мен шу шығаратын күшейту қосымшаларына, мысалы, жоғары адалдықпен аудио жабдықтар мен сезімтал сигналды өңдеу құрылғыларына сәйкес етеді.
ICS масштабты және интеграция
Мозфевтің маңызды артықшылықтарының бірі олардың масштабталуында жатыр. Оларды өте кішкентай таразыларда өндіруге болады, бұл жоғары тығыздық интеграцияланған тізбектер (ICS) үшін қажет. Миллиондаған Мозфецтерді бір чипке орналастыру мүмкіндігі заманауи микропроцессорлар мен жад құрылғыларында кездесетін күрделі функцияларды қосады.
CMOS технологиясымен үйлесімділік
N-арналы және P-Channel Moffets-ті толықтыратын қосымша MOS (CMOS) технологиясы, көптеген сандық логикалық тізбектердің тіректерін құрайды. Қуатты тұтыну және тұрақты тұтынушылық цистердің жоғары иммунитеті Мосфеттердің қасиеттеріне тікелей байланысты. Бұл үйлесімділік Мосфеттердің жартылай өткізгіш технологияларының эволюциясында ажырамас екенін қамтамасыз етеді.
Дайындау әдістері бойынша жетістіктер
Заманауи дайындық техникасы мосфеттердің қойылымын одан әрі арттырды. Финдіктер және кремний-оссуляция (SII) технологиялары сияқты инновациялар ағып кету токтарын азайтады және канал түзілуін бақылауды жақсартады, тезірек және тиімдірек құрылғыларға әкеледі. Бұл жетістіктер MOSFET құрылымдарының жаңа технологиялық талаптарға бейімделудегі икемділігін көрсетеді.
Өтінішке қатысты артықшылықтар
Мозфеттар олардың ерекше сипаттамаларына байланысты әр түрлі қосымшаларда нақты артықшылықтар ұсынады. Олардың жоғары ағымдық жүктемелерді шешіп, жоғары жиіліктермен жұмыс істеу қабілеті оларды электроника үшін және RF қосымшаларына жарамды етеді.
Электрондық жүйелер
Электроникада электроникада мосфеттер олардың тиімділігі үшін жоғары жиіліктермен және айтарлықтай қуат деңгейлерін шеше алады. Олар жиі инверторлар, мотор драйверлерінде және электронды түрлендіргіштерде қолданылады. Мозфецтерді осы жүйелерде қолдану тиімділік, азайтылған мөлшерде және жақсартылған өнімділікке әкеледі.
Радио жиіліктегі (RF) қосымшалар
Мозфецтер жоғары кіріс кедергісі мен жылдам коммутация мүмкіндіктеріне байланысты RF күшейткіштеріне жақсы сәйкес келеді. Коммуникациялық құрылғылардағы қосымшалар, мысалы, ұялы телефондар және сымсыз желілік жабдық сияқты қолданбалар осы қасиеттерді жоғары жылдамдықты деректерді беру және қабылдауға қол жеткізу үшін пайдаланады.
Тұрақтылық пен сенімділік
Мозфецтер әртүрлі жұмыс жағдайларында олардың берік екендігі туралы біледі. Олардың кернеудің шыбықтары мен ағымдағы жағдайға төтеп беру мүмкіндігі электронды жүйелердің сенімділігіне ықпал етеді.
Бөлінудің жақсартылған кернеуі
MOSFETETS жоғары бұзылған кернеумен жобалануы мүмкін, олар оларды кернеудің өтпелі бар қолданбалар үшін қолайлы етеді. Бұл сипаттама электрлік шу маңызды болуы мүмкін автомобиль және өндірістік ортада ерекше маңызды.
Операциялық өмірдегі ұзақ өмір сүру
Басқа компоненттерде кездесетін қозғалмалы бөліктерден немесе деградация механизмдерінен жасалған мофевтің қатты күйі, ұзақ жұмыс істейтін өмірді қамтамасыз етеді. Бұл ұзақ өмір сүруге ұзақ мерзімді қосымшаларда техникалық қызмет көрсету және ауыстыру шығындарын азайтады.
Өндірістегі шығындар тиімділігі
Мозфитке арналған өндірістік процестер ондаған жылдар бойы оңтайландырылды, нәтижесінде өндіріс шығындары төмен. Олардың масштабталуы және оларды кремний вафлиіне тығыз араластыру мүмкіндігі жаппай өндірістегі шығындарды үнемдеуге ықпал етеді.
Масштабты экономика
Электрондық құрылғыларға деген сұраныс болғандықтан, Мозфецтердің ауқымды өндірісі масштабтағы экономикаға әкелді. Бұл фактор мосфеттердің бірлік құнын азайтады, оларды тұтынушы электроника және ірі өндірістік қосымшалар үшін қол жетімді етеді.
Схема дизайнын жеңілдету
Мозфецтердің сипаттамалары аз компоненттері бар қарапайым тізбекті конструкцияларға мүмкіндік береді. Бұл жеңілдету материалдық шығындар мен құрастыру уақытын азайтады. Бұған қоса, Мозфевтің кернеуге негізделген табиғаты BJT-ге қажетті қосымша жүргізуші тізбектерінің қажеттілігін жоя алады.
Экологиялық мәселелер
Қазіргі дәуірде қоршаған ортаға әсер технологияны дамытудың маңызды факторы болып табылады. Мосфетс бұл аспектілерге энергия тиімділігі мен материалдық қолданылуын төмендетеді.
Энергия тиімділігі
Мозфе қолданатын құрылғылардағы қуат тұтыну энергияға деген сұраныстың төмендеуіне әкеледі. Бұл тиімділік деректер орталықтарының қоршаған ортаға әсерін, тұтынушылық электрониканың және өндірістік жабдықтардың әсерін азайту үшін қажет.
Электрондық қалдықтардың қысқаруы
Мозфевтің беріктігі мен ұзақ өмір сүруі құрылғының ұзақ мерзімді қалпына келуіне ықпал етеді, осылайша электрондық қалдықтарды азайтады. Сонымен қатар, MOSFETS-пен миниатюризация бағытында тұрақтылық мақсаттарына сәйкес келетін материалдық қолдану үрдісі байқалады.
Қорытынды
Дәстүрлі транзисторларға қатысты Мозфецтер үшін артықшылық олардың жоғары деңгейлеріне, тиімділігіне және заманауи электронды талаптарға бейімделуге негізделген. Олардың кернеумен басқарылатын жұмысы, масштабталуы және жетілдірілген өндірістік технологиялармен үйлесімділік оларды қазіргі заманғы тізбектерде ажыратады. Электрондық индустрия индустриясы жоғары тиімділік пен интеграцияға, рөлін алға жылжытуды жалғастыруда MOSFET құрылғылары әр түрлі технологиялық домендер бойынша дамып келе, инновациялар болып табылады.
