MOSFET Nedir? Nasıl Çalışır?
MOSFET Nedir?
Bu yazımızda Mosfet nedir, mosfet nasıl çalışır bu kavramlarını açıklayarak, genel bilgiler vereceğiz. MOSFET, elektrik-elektronik alanda bir anahtarlama elemanı olarak karşımıza çıkmaktadır. Alan etkili transistörleri (FET) geliştirilmiş hali olarak bilinirler. (MOSFET’e giriş yapmadan önce Transistör hakkında bilgi öğrenmek isterseniz yazdığımız yazıyı Buraya tıklayarak okuyabilirsiniz). MOSFET ifadesi, Metal Oksit Alan Etkili Transistör İngilizce olarak Metal Oxide Field Effect Transistor ifadesinin baş harflerinden oluşmuştur.
MOSFET, JFET’ e pek çok yönden benzerlik gösterir. JFET’ler klasik transistörlere göre büyük bir gelişme olmasına rağmen bazı limitleri vardır. JFET’lerin giriş empedansları klasik transistörlerden daha fazla olduğu için, JFET’in girişine bağlanan sinyal kaynağından çekilen küçük miktardaki ters beyz gate akımı, sinyal kaynağını yükler. Bu yükleme etkisini azaltmak ve frekans cevabını (respond) geliştirmek için JFET’lere göre daha fazla gelişmiş başka bir alan etkili transistör yapılmıştır.
Önerilen Yazı » IGBT Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?
İzole edilmiş gate özelliğinden dolayı MOSFET’lerin giriş empedansı son derece yüksek olup elektrodlar arası iç kapasitansı çok küçüktür. Bundan dolayı MOSFET’ler normal transistörlerin, frekans sahasının çok daha üstündeki frekanslarda ve yüksek giriş empedanslı yükselteçlere ihtiyaç duyulan devrelerde daha fazla kullanılırlar. Bunun için MOSFET’ler voltmetre, ohmmetre ve diğer test aletlerinde kullanılırlar. MOSFET’lerde, JFET’lere ve klasik transistörlere nazaran gürültü daha az olup, band genişliği daha fazladır.
MOSFET’lerin bu üstünlüklerine nazaran bazı sakıncaları vardır. Şöyle ki MOSFET yapısındaki ince silikon oksit tabakası, kolaylıkla tahrip olabilir. MOSFET’e elle dokunulması halinde insan vücudu üzerindeki elektrostatik yük nedeniyle oksit tabakası delinerek, kullanılmayacak şekilde harap olabilir. Bundan dolayı MOSFET’ler, özel ambalajlarında korunmaya alınmalı, MOSFET’e dokunmadan önce kullanıcı, üzerindeki elektrostatik yükü topraklayarak boşaltmalıdır. MOSFET’i devre üzerinde montaj yaparken düşük güçlü havya kullanılmalı ve havya mutlaka topraklanmalıdır.
MOSFET’ler şu şekilde sınıflandırılır
Azalan (Boşluk şarjlı, depletion tipi) MOSFET
Çoğalan (Enhancement) tipi MOSFET
JFET’lerde olduğu gibi yine kendi aralarında, n-kanallı ve p-kanallı azalan ve çoğalan tip olarak ayrılır.
Önerilen Yazı » Foto Transistör Nedir?
MOSFET Nasıl Çalışır?
Bunun için iki tip yani Azalan ve Çoğalan şeklinde incelememiz gerekmektedir.
Azalan (Boşluk Şarjlı, Depletion) Tip MOSFET
Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi taban malzeme (gövde) p-tipi madde alınmıştır. Bu p-tipi maddenin uygun yerlerinde N tipi bölgeler oluşturulmuş ve aralarına ince bir kanal yerleştirilmiştir. Bu yapının üstü silikon oksit tabakası ile tamamen kaplanmıştır. Ancak bu tabakanın havadaki sodyumdan etkilenebileceğinden bunun üzeri ikinci tabaka olan silikon nitrat ile kapatılmıştır. N-maddelerinden çıkartılan uçların adı; Drain ve source uçları, silikon tabakalarından delik açılarak metalik irtibat sağlanmıştır.
Önerilen Yazı » LED Nasıl Çalışır? Özellikleri ve Çeşitleri
Drain ve source uçları, N-tipi bölge ile doğrudan irtibatlı olduğu halde gate ucu yarı iletkenden yalıtılmış, izole edilmiş haldedir. Burada gate ucuna uygulanan gerilim sıfır volt olduğunda drain ve source uçları arasında belirli bir akım akar. Çünkü drain ve source birbiriyle irtibatlıdır. Gate terminaline (+) gerilim uygulandığında, N-tipi maddeler arasında mevcut olan kanal genişleyeceğinden D-S arasından geçen akım artar. Gate terminaline (-) gerilim uygulandığında kanal daralarak akım azalır. Kanal N-tipi maddeden yapıldığı için n-kanallı azalan tip MOSFET ‘tir. Kanal p-tipi maddeden de yapılabilir.
D-S arasından geçen akım kanaldan geçer. Gate’e uygulanan gerilim ile kanaldan geçen akım kontrol edilir. n-kanallı azalan tip MOSFET’te gate ile source (-), drain (+) polaritedir. Azalan tip MOSFET’te gate voltajı sıfır iken drain akımı vardır. Gate’e uygulanan (-) voltajla kanal iletkenliği azalmakta, kanal direnci artmakta dolayısıyla kanaldan geçen akım azalmaktadır. Kanal iletkenliği dolayısıyla akım azaldığı için azalan tip MOSFET olarak adlandırılır.
Çoğalan (Enhancement) Tip MOSFET
Çoğalan tip MOSFET’in azalan tipten farkı iki N-tipi bölgenin arasında kanal olmamasıdır. Burada da source (S) ve drain (D) uçları, N-tipi bölgelerle doğrudan temas halinde oldukları halde gate (G) ucu yarı iletken malzemeden izole edilmiş durumdadır. G ucuna herhangi bir gerilim uygulanmadığı sürece S ve D uçları arasından bir akım akmaz. G ucunun bulunduğu metal parça ile P-tipi gövde bir kondansatör özelliği gösterir. Çünkü iki iletken bir yalıtkan kondansatörü meydana getirir. G ucuna (+) gerilim uygulandığında, kapasite özelliğinden dolayı P-tipi gövde de iki N-maddenin yanında (-) yükler toplanır.
Böylece iki N-tipi madde arasında doğal olarak bir kanal oluşur. Bu durumda akım akışı başlar. Gate’e uygulanan (+) gerilimin arttırılması halinde, iki N-tipi madde arasında oluşan (-) yükler çoğalarak P-tipi gövde içerisinde oluşan bu kanalın genişlemesine sebebiyet verir. Böylece S ve D uçları arasında akan akım, gate’e uygulanan gerilim ile kontrol edilebilir. Gate ucuna gerilim uygulanmadığı sürece S ve D arasından akım akmaz.
