Przepływ prądu następuje pomiędzy źródłem i drenem, przez tzw. kanał, sterowanie tym prądem następuje na skutek zmiany napięcia bramka-źródło. Rozróżnia się dwa typy tranzystorów MOS:

z kanałem zubożanym (z kanałem wbudowanym) – normalnie włączone, tj. takie, w których istnieje kanał przy zerowym napięciu bramka-źródło;
z kanałem wzbogacanym (z kanałem indukowanym) – normalnie wyłączone, kanał tworzy się dopiero, gdy napięcie bramka-źródło przekroczy charakterystyczną wartość UT (napięcie progowe).

Ponieważ bramka jest izolowana od kanału to nie płynie przez nią żaden prąd – dla prądu stałego oporność wejściowa jest nieskończenie duża. Tranzystory MOS są elementami bardzo szybkimi w porównaniu z tranzystorami bipolarnymi, gdyż zachodzące w nich zjawiska są czysto elektrostatyczne. Głównym czynnikiem zwiększającym czas przełączania jest obecność pojemności bramki, którą trzeba przeładować przy przełączaniu.

Zasada działania

Tranzystor MOS polaryzuje się tak, żeby jeden rodzaj nośników (nie ma nośników większościowych i mniejszościowych – elektrony w kanale typu N, dziury w kanale typu P) płynął od źródła do drenu.

Wyróżnia się dwa zakresy pracy:
zakres nienasycenia (liniowy, triodowy) zakres nasycenia (pentodowy)

Zakres pracy tranzystora determinuje napięcie dren-źródło (UDS – jeśli jest ono większe od napięcia nasycenia (UDSsat, wówczas tranzystor znajduje się w zakresie nasycenia. Zakres nienasycenia UDS < UDSsat

Jeśli napięcie bramka-źródło UGS jest mniejsze od napięcia progowego (tworzenia kanału) UT, to prąd dren-źródło jest zerowy. Gdy napięcie progowe zostanie przekroczone wówczas na skutek działania pola elektrycznego przy powierzchni półprzewodnika powstaje warstwa inwersyjna – warstwa półprzewodnika o przeciwnym typie przewodnictwa niż podłoże. Warstwa inwersyjna ma więc taki sam typ przewodnictwa jak obszary drenu i źródła, możliwy jest więc przepływ prądu od drenu do źródła. Warstwa inwersyjna tworzy kanał. Tak jest w przypadku tranzystorów z kanałem indukowanym, natomiast w tranzystorach z kanałem wbudowanym istnieje on nawet przy zerowym napięciu UGS.

W zakresie nienasycenia zależność prądu drenu od napięcia bramka-źródło wyraża przybliżony wzór: gdzie β (beta) – współczynnik transkonduktancji, parametr zależny od tranzystora. Dla niewielkich napięć drenu zależność ta jest liniowa. Zakres nasycenia UDS ≥ UDSsat

Gdy kanał już istnieje, zwiększanie napięcia dren-źródło powoduje zwiększanie prądu drenu. To z kolei powoduje odkładanie się pewnego napięcia na niezerowej rezystancji kanału. Napięcie to powoduje zmniejszenie różnicy potencjałów między bramką a kanałem, czego wynikiem jest zawężenie warstwy inwersyjnej. A że różnica potencjałów rośnie od źródła do drenu, również przekrój kanału maleje w tym samym kierunku – w obszarze przy drenie kanał uzyskuje najmniejszy przekrój.

Jeśli UDS przekroczy wartość UDSsat to w pobliżu drenu kanał zniknie, w jego miejsce pojawi się obszar zubożały, mający bardzo dużą rezystancję (wraz ze wzrostem napięcia dren-źródło obszar zubożały rozszerza się) i wówczas praktycznie całe napięcie UDS odkłada się na warstwie zubożałej.

Najprostszy model tranzystora przyjmuje, że napięcie nasycenia UDSsat ≈ UGS − UT. W zakresie nasycenia prąd drenu jest zależny od napięcia UGS, zależność tę przybliża się wzorem: gdzie β (beta) – współczynnik transkonduktancji, parametr zależny od tranzystora.

STRONA NR - 1

NASTĘPNA STRONA >>