Comprendre le principe de fonctionnement du MOSFET et appliquer les composants électroniques plus efficacement

Comprendre les principes de fonctionnement des MOSFET (transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur) est crucial pour utiliser efficacement ces composants électroniques à haut rendement. Les MOSFET sont des éléments indispensables dans les appareils électroniques, et leur compréhension est essentielle pour les fabricants.

Dans la pratique, certains fabricants n'apprécient peut-être pas pleinement les fonctions spécifiques des MOSFET lors de leur application. Néanmoins, en comprenant les principes de fonctionnement des MOSFET dans les appareils électroniques et leurs rôles correspondants, on peut sélectionner stratégiquement le MOSFET le plus approprié, en tenant compte de ses caractéristiques uniques et des spécificités du produit. Cette méthode améliore les performances du produit, renforçant ainsi sa compétitivité sur le marché.

WINSOK SOT-23-3 paquet MOSFET

Principes de fonctionnement du MOSFET

Lorsque la tension grille-source (VGS) du MOSFET est nulle, même avec l'application d'une tension drain-source (VDS), il y a toujours une jonction PN en polarisation inverse, ce qui entraîne l'absence de canal conducteur (ni de courant) entre le drain et la source du MOSFET. Dans cet état, le courant de drain (ID) du MOSFET est nul. L'application d'une tension positive entre la grille et la source (VGS > 0) crée un champ électrique dans la couche isolante SiO2 entre la grille du MOSFET et le substrat de silicium, dirigé de la grille vers le substrat de silicium de type P. Etant donné que la couche d'oxyde est isolante, la tension appliquée à la grille, VGS, ne peut pas générer de courant dans le MOSFET. Au lieu de cela, il forme un condensateur à travers la couche d’oxyde.

Au fur et à mesure que VGS augmente, le condensateur se charge, créant un champ électrique. Attirés par la tension positive à la grille, de nombreux électrons s'accumulent de l'autre côté du condensateur, formant un canal conducteur de type N du drain à la source dans le MOSFET. Lorsque VGS dépasse la tension de seuil VT (généralement autour de 2 V), le canal N du MOSFET est conducteur, initiant le flux du courant de drain ID. La tension grille-source à laquelle le canal commence à se former est appelée tension de seuil VT. En contrôlant l'amplitude du VGS, et par conséquent le champ électrique, la taille du courant de drain ID dans le MOSFET peut être modulée.

WINSOK DFN5x6-8 paquet MOSFET

Applications MOSFET

Le MOSFET est réputé pour ses excellentes caractéristiques de commutation, ce qui conduit à son application étendue dans les circuits nécessitant des commutateurs électroniques, tels que les alimentations à découpage. Dans les applications basse tension utilisant une alimentation 5 V, l'utilisation de structures traditionnelles entraîne une chute de tension aux bornes de la base-émetteur d'un transistor à jonction bipolaire (environ 0,7 V), ne laissant que 4,3 V pour la tension finale appliquée à la grille de le MOSFET. Dans de tels scénarios, opter pour un MOSFET avec une tension de grille nominale de 4,5 V présente certains risques. Ce défi se manifeste également dans les applications impliquant des alimentations 3 V ou d'autres alimentations basse tension.