MOSFET Nedir? Çeşitleri, Çalışması, Devresi ve Uygulamaları


Bir Metal Oksit Yarı İletken Alan Etkili Transistör (MOSFET, MOS-FET veya MOS FET), voltajın cihazın iletkenliğini belirlediği bir alan etkili transistördür (yalıtımlı bir kapıya sahip FET).Sinyalleri anahtarlamak veya yükseltmek için kullanılır. Uygulanan voltaj miktarı ile iletkenliği değiştirme yeteneği, elektronik sinyalleri yükseltmek veya anahtarlamak için kullanılabilir. 

MOSFET'ler artık dijital ve analog devrelerde BJT'lerden (bipolar junction transistörler) bile daha yaygındır.Silikon dioksit MOSFET'in kapısını oluşturur. Geçit üzerindeki yüklerin iletken kanala doğrudan akışını önleyerek izolasyon sağlamak için kullanılır.

Bir MOSFET, dijital devrelerdeki en yaygın transistördür, çünkü yüz binlerce veya milyonlarca tanesi bir bellek yongasına veya mikroişlemciye dahil edilebilir.P-tipi veya n-tipi yarı iletkenlerle yapılabildikleri için, CMOS mantığı şeklinde çok düşük güç tüketimli anahtarlama devreleri yapmak için tamamlayıcı MOS transistör çiftleri kullanılabilir.

Neden BJT Yerine MOSFET?

MOSFET'ler, giriş empedanslarının neredeyse sonsuz olması nedeniyle amplifikatörlerde özellikle kullanışlıdır ve bu da amplifikatörün neredeyse tüm gelen sinyali yakalamasına olanak tanır. Ana avantajı, yük akımını kontrol etmek için neredeyse hiç giriş akımı gerektirmemesidir ve bu yüzden BJT yerine MOSFET'i seçiyoruz.

Kaynak (S), Boşaltma (D), Kapı (G) ve gövde (B) terminallerine sahip dört terminalli bir cihazdır. Gövde (B) sıklıkla kaynak terminaline bağlanır ve terminalleri üçe indirir. Yük taşıyıcılarının (elektronlar veya delikler) aktığı bir kanalın genişliğini değiştirerek çalışır.

Yük taşıyıcıları kanala kaynaktan girer ve drenaj yoluyla çıkar. Kanalın genişliği, kaynak ve drenaj arasında bulunan ve Gate adı verilen bir elektrot üzerindeki voltaj ile kontrol edilir. Bu elektrot kanaldan son derece ince bir metal oksit tabakası ile yalıtılmıştır. Bir metal-yalıtkan-yarı iletken alan etkili transistör veya MISFET, MOSFET ile neredeyse eşanlamlı bir terimdir. Bir başka eşanlamlı terim ise yalıtılmış kapı alan etkili transistör için IGFET'tir.


Farklı MOSFET Türleri

MOSFET iki modda çalışır-


1. Tükenme Modu: Transistör, cihazı "KAPALI" konuma getirmek için Gate-Source voltajına (VGS) ihtiyaç duyar. Tüketim modu MOSFET, "Normalde Kapalı" bir anahtara eşdeğerdir.


2. Güçlendirme Modu: Transistör, cihazı "AÇIK" konuma getirmek için bir Kapı-Kaynak gerilimi (VGS) gerektirir. Geliştirme modu MOSFET, "Normalde Açık" bir anahtara eşdeğerdir.


Şimdi çalışma prensibine göre, MOSFET aşağıdaki gibi sınıflandırılır:


P-Kanallı Tükenme MOSFET

P-Kanal Geliştirme MOSFET

N-Kanallı Depletion MOSFET

N-Kanal Geliştirme MOSFET 

P-Kanal MOSFET




Drenaj ve kaynak yoğun katkılı p+ bölgesidir ve substrat n-tipindedir. Pozitif yüklü deliklerin akışı nedeniyle akım akar ve bu nedenle p kanallı MOSFET olarak bilinir. Negatif kapı voltajı uyguladığımızda, oksit tabakasının altında bulunan elektronlar itme kuvvetine maruz kalır ve alt tabakaya doğru itilir, tükenme bölgesi donör atomlarla ilişkili bağlı pozitif yükler tarafından doldurulur. 

Negatif kapı voltajı ayrıca P+ kaynak ve boşaltma bölgesinden kanal bölgesine delikleri çeker.


N-Kanal MOSFET



Drenaj ve kaynak yoğun katkılı N+ bölgesidir ve substrat p-tipidir. Akım, negatif yüklü elektronların akışı nedeniyle akar ve bu nedenle n kanallı MOSFET olarak bilinir. Pozitif kapı voltajı uyguladığımızda, oksit tabakasının altında bulunan delikler itme kuvvetine maruz kalır ve delikler, alıcı atomlarla ilişkili olan bağlı negatif yüklere doğru aşağı doğru itilir. Pozitif kapı voltajı aynı zamanda N+ kaynak ve boşaltma bölgesinden elektronları kanala çeker ve böylece elektron zengini bir kanal oluşur.


MOSFET Çalışma İşlemi

Bir MOSFET'in çalışma prensibi MOS kapasitöre bağlıdır. MOS kondansatör, MOS-FET'in ana parçasıdır. Oksit tabakasının altındaki yarı iletken yüzey, kaynak ve boşaltma terminalleri arasında bulunur. Pozitif veya negatif kapı gerilimleri uygulanarak p-tipinden n-tipine ters çevrilebilir.Pozitif kapı voltajı uyguladığımızda, oksit tabakasının altında bulunan delikler itici bir kuvvet yaşar ve delikler alt tabaka ile aşağı doğru itilir. 


Tükenme bölgesi, alıcı atomlarla ilişkili bağlı negatif yükler tarafından doldurulur. Elektronlar ulaşır ve kanal oluşur. Pozitif voltaj aynı zamanda elektronları n+ kaynak ve boşaltma bölgelerinden kanala çeker. 


Şimdi, drenaj ve kaynak arasına bir voltaj uygulanırsa, akım kaynak ve drenaj arasında serbestçe akar ve kapı voltajı kanaldaki elektronları kontrol eder. Negatif voltaj uygularsak, oksit tabakasının altında bir delik kanalı oluşacaktır.