MOSFET:
MOSFET in anlamı, Metal Oksit Alan Etkili Transistör (Metal Oxide
Field Effect Transistor) yada Geçidi Yalıtılmış Alan etkili
Transistör (Isolated Gate Field Effect Transistor) dür.
Kısaca, MOSFET, IGFET yada Surface Field Effect Transistör de denir.
MOSFET, JFET' e pek çok yönden benzerlik gösterir. JFET' de Gate
Source ters polarmalanmış bir PN oluşturmaktadır. MOSFET' de
böyle değildir. MOSFET' de gate öyle oluşturulmuşturki drain ile
source arasındaki bölge üzerine silikon dioksit ve onun üzerine
de gate elektrodu (metal plaka) konularak yapılmıştır. Böylece
gate metal elektrodu ile drain ve source arasına bir yalıtkan
konulmuş olur. Buradaki yalıkan silikon dioksit dir. Bütün
oksitler iyi birer yalıtkandır. Hatırlarsanız, oksitlenmiş
kontaklardan elektrik akımı geçmez ve biz de oksitlenmiş yerleri
temizleriz. Metal oksit ve yarı iletken ile bir Gate oluşturur
ve MOSFET adının oluşmasını sağlar. Bu nedenle gate gerilimine
JFET' de olduğu gibi bir sınırlandırma konulmamıştır. Tabi bu
teoriktir. Gate yalıtkanı o kadar incedir ki eğer bir koruma
yoksa vücudumuzdaki gerilim bile bu yalıtkanı delmeye yeter.
Ayrıca bu yalıtkan yüzünden gate akımı neredeyse hiç yoktur ve
giriş empedansı çok yüksektir. Tipik olarak gate akımı 10
-14 A (0,01piko amper) ve 10-14 ohm
(10.000 Giga ohm).
Yukarda belirttiğim gibi gate geriliminin sınırlı olmaması ayrıca
MOSFET' de iki durumda çalışma olanağı sağlar. Bunlar
"Arttırılmış - Enhancement" ve "Azaltıcı - Depletion" çalışma
şekilleridir.
Enhancemen tipi bir MOSFET' in iç yapısı ve sembolleri aşağıdaki
şekilde görülmektedir.
N+ nın anlamı, n katkılı bölgenin fazlaca n katkılanmış
olmasıdır. Enhancement MOSFET' lere normal olarak çalışmayan
"OFF" MOSFET lerde denir.
Enhancemen MOSFET' ler uygun şekilde bayslanmadığı sürece
üzerlerinden akım akmaz. Çünkü gate bayasının sıfır olması ile
drain - source arasında iki tane arka arkaya bağlanmış PN eklemi
vardır. Drain - Source voltajı ne değerde olursa olsun drain
akımı akmaz.
Depletion tipi bir MOSFET' iç yapısı ve şekilleri aşağıda
görülmektedir.
Depletion tipi MOSFET' ler depletion tiplerinin tam tersidir.
Bu tip MOSFET' ler normalde "ON" tipi MOSFET' lerdir. Gate
uygun şekilde bayslanmadığı sürece akım geçirirler.
MOSFET ile ilgili hesaplamalar JFET ile büyük benzerlik
gösterdiği için bu konuya girmeyeceğim.ID akımını
veren formül;
ID= IDSS x (1-
(VGS/VT)2
Aşağıda Enhancement ve Depletion MOSFET' lerinin
karakteristikleri görülmektedir.
MOSFET, girişinde hiç güç harcamadığı için ve drain - source
arası tam olarak "ON" yapıldığında üzerinde çok az güç harcar.
Bu nedenle içinde çok sayıda transistör olması istenen entegre
devrelerin vazgeçilmez parçalarıdır. Yazımın baş taraflarında da
söz ettiğim gibi MOSFET' in gate sini oluşturan dioksit çok ince
olduğundan vücut elektriğinden bile kolayca bozulabilir. Bu
durumu önlemek için gate ile MOSFET' i oluşturan alt taş
(substrate) arasına bir zener diyot fabrikasyon olarak
yerleştirilir. Bu zenerin iletime geçme voltajı düşük olacağına
göre dışardan gelebilecek gerilimler zener üzerinden kısa devre
olur. Fabrikasyon tedbirler alınmasına rağmen bu tür
transistörleri taşırken dikkatli olmalı, eğer bacakları bir tel
yada benzeri bir şeyle kısa devre edilmişse bunu, transistörü yerine
takıdıktan sonra çıkarmalıdır.
Transistör konusunu burada kapatıyoruz. Önümüzdeki aydan
itibaren diğer yarı iletkenler (SCR, Triac, Diac, UJT ....)
konusuna başlayacağım.
Önümüzdeki ay görüşmek üzere.. |