Tranzistoare MOS

Tranzistorul cu Efect de Camp tip Metal-Oxid-Semiconductor (TEC-MOS, in engleza MOSFET, Field Effect Tranzistor) este un dispozitiv semiconductor cu 3 terminale :

Sursa => electrodul de unde pleaca sarcinile electrice,

Drena => electrodul catre care se indreapta sarcinile electrice,

Poarta(grila) => electrodul care comanda comportarea dispozitivului.

Fig.1.Tranzistorii cu effect de camp.

Poarta este un film metalic izolat de semiconductor printr-un strat de oxid de siliciu. Cand se aplica o tensiune intre poarta si sursa ("+" pe poarta si "-" pe sursa pentru MOSFET cu canal N) se creaza un camp electric ca intr-un condensator plan. Campul electric creat atrage langa suprafata electroni.

Fig.2.Structura interna atranzistorului cu efect de camp cu poarta izolata.

Pana la o anumita tensiune de prag VP sarcinile de langa suprafata nu sunt suficiente pentru crearea unui canal conductor intre sursa si drena. Peste valoarea de prag campul reuseste sa aduca suficiente sarcini electrice langa suprafata si conductanta (inversul rezistentei electrice) canalului dintre sursa si drena creste.

?-1-

Curentul ID care trece intre sursa drena va fi cu atat mai mare cu cat va fi mai mare tensiunea aplicata portii UGS si cu cat va fi mai mare tensiunea aplicata intre drena si sursa UDS (daca UGS >> UDS cu "+" pe drena si "-" pe sursa).

ID = (UGS -VP)? UDS?K

unde K este o constanta ce depinde de detaliile constructive ale tranzistorului.

Daca UDS > UGS curentul prin canal nu mai creste din cauza ingustarii canalului langa drena datorita campului invers ce apare intre poarta si drena. Curentul are valoarea limita:

ID = (UGS -VP)2?K/2

Fig.3. Caracteristica curent de drena in functie de tensiunea drena-sursa si gila-sursa.

Un mic exemplu de utilizare al TEC-MOS-ului -"Comutator pentru becuri cu halogen"

-2-

Becul cu halogen da o lumina foarte buna cu un randament excelent. Ca orice bec cu filament in momentul conectarii absoarbe un curent de circa 10 ori mai mare decat curentul nominal, ceea ce determina scurtarea timpului de viata. Fiindca becurile cu halogen sunt scumpe, mai ales cele speciale pentru automobile, este util un circuit care sa le mareasca timpul de viata. Circiutul prezentat aici se bazeaza pe faptul ca daca tensiunea pe poarta creste treptat si curentul drena-sursa prin tranzistorul cu efect de camp va creste tot treptat. Timpul de crestere este stabilit de rezistenta R1 si condensatorul C :

? = RC = 100 k? ? 10 ? F = 1s.

Dioda descarca condensatorul prin bec si TEC la intreruperea alimentarii. Fiinca rezistenta drena - sursa este 0,05? , caderea de tensiune pe tranzistor va fi :

UTEC = RDS x Ibec = 0,05? x 4A=0,2V

Puterea disipata va avea valoarea => P=UTEC x Ibec = 0,8W destul de mica pentru a nu fi necesar radiator pentru tranzistor.

2. Simboluri

-3-

3.Tehnologia MOS

Necesitatea de a combina pe acelasi cip functii digitale complexe cu functii analogice are ca rezultat cresterea utilizarii tehnologiilor MOS pentru functii analogice, cum ar fi, de exemplu, conversia analog-digitala ceruta de interfetele intre semnalele analogice si cele digitale. Cu toate acestea, tehnologia bipolara este inca folosita si va mai fi folosita intr-un domeniu larg de aplicatii, in special in acelea care necesita controlul unor curenti de valoare mare si in cazurile

cand se cere o precizie mare a functiilor analogice.

Tehnologiile de fabricare a CI MOS cuprind un spectru mai mare si mai performant decat cel al tehnologiilor bipolare, in momentul de fata fiind utilizate mai frecvent:

- tehnologia NMOS si

- tehnologia CMOS.