mosfet

MOSFET

Rohmat Khoirul Sidiq111910201039

DEFINISI

Power MOSFET adalah perangkat yangberevolusi dari MOS integrated circuittechnology. Upaya pertama untukmengembangkan MOSFET bertegangan tinggiyaitu dengan mendesain ulang MOSFET lateralagar dapat meningkatkan kapasitaspemblokiran tegangan.

DEFINISI

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)merupakan salah satu jenis transistor yang memiliki impedansimauskan (gate) sangat tinggi (Hampir tak berhingga) sehinggadengn menggunakan MOSFET sebagai saklar elektronik,memungkinkan untuk menghubungkannya dengan semua jenisgerbang logika. Dengan menjadikan MOSFET sebagai saklar,maka dapat digunakan untuk mengendalikan beban dengan arusyang tinggi dan biaya yang lebih murah daripada menggunakantransistor bipolar. Untuk membuat MOSFET sebgai saklar makahanya menggunakan MOSFET pada kondisi saturasi (ON) dankondisi cut-off (OFF).

FUNGSI

penggunaan MOSFET telah terbatas pada aplikasitegangan rendah (kurang dari 500 volt) dimanadalam keadaan ON resistansi mencapai nilai yangdapat diterima. Kecepatan switching Inheren yangcepat dari perangkat dapat secara efektifdigunakan untuk meningkatkan frekuensi switchingmelampaui beberapa ratus kHz.

JENIS MOSFET

Gambar 6.1 (a) menunjukkan simbol rangkaian dari empatjenis MOSFET bersama dengan arus drain (D) saat dan jugakarakteristik tegangan gate-source (karakteristiktransfer).

STRUKTUR MOSFETSebuah Power MOSFETmenggunakan teknologi VDMOSyang berorientasi vertikal dengantiga struktur lapisan antarasemikonduktor tipe-p dansemikonduktor tipe-n sepertiditunjukkan pada Gambar 6.2 (a)yang merupakan representasiskematis dari struktur sel MOSFETtunggal. Sejumlah besar sel-seltersebut dihubungkan secaraparalel (seperti yang ditunjukkanpada Gambar 6.2 (b)) untukmembentuk perangkat lengkap.

Prinsip Operasional MOSFET

Pertama , tidak ada jalan bagi setiap arus yang mengalir antarasumber dan terminal pembuangan karena setidaknya satu dari njunctions p akan reverse bias baik untuk polaritas tegangan yangdiberikan antara source dan drain . Kemungkinan tidak ada injeksiarus dari terminal gerbang karena gerbang oksida adalah insulatoryang sangat baik . Namun, penerapan tegangan positif di gerbangterminal sehubungan dengan sumber permukaan silikon di bawahgerbang oksida ke lapisan n type atau " channel " terhubung source.Pintu gerbang daerah MOSFET yang terdiri dari gerbang metalisasi ,gerbang ( silikon ) lapisan oksida dan silikon p membentuk kapasitoryang berkualitas tinggi . Ketika tegangan kecil merupakan aplikasiuntuk struktur kapasitor dengan gerbang terminal positifsehubungan dengan source deplesi antara SiO2 dan silikon .

4 March 2014 ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET

Karakteristik Output I-V

• MOSFET , seperti BJT adalah tiga perangkat terminal,dimanategangan pada gerbang terminal mengontrol aliran arus antaraterminal output, Source dan drain .

• Output karakteristik MOSFET kemudian sebidang mengalirkanarus ( iD ) sebagai fungsi dari drain dan Sumber tegangan (VDS )dengan sumber tegangan gerbang ( VGS ) sebagai parameter .Gambar 6.2 menunjukkan suatu karakteristik I-V . Dengangerbang-sumber tegangan ( VGS ) di bawah tegangan ambang (VGS) (th) MOSFET yang beroperasi dalam mode cut- off . drainarus yang mengalir pada mode ini akan diterapkan pada drain-sumber tegangan (VDS ) yang didukung oleh body - kolektor p – njunction .Oleh karena itu, tegangan yang maksimum harus beradadi bawah longsoran yang memecah tegangan junction ini ( VDSS )untuk menghindari kerusakan perangkat.



Gambar 6.2 menunjukkan karakteristik I-V .

Kesamaan Dan Perbedaan Karakteristik Output MOSFET Vs BJT

• Pada titik ini kesamaan karakteristik output MOSFET dengan BJTsebuah

harus jelas . Keduanya memiliki tiga mode yang berbeda operasi , yaitu:

( i ) memotong ,

( ii ) aktif dan

( iii ) ohmic ( saturasi untuk BJT ) mode .

• Namun, ada beberapa perbedaan juga,

1. Tidak seperti BJT,MOSFET daya tidak mengalami kerusakan padaperangkat.

2. Primer memecah tegangan dari MOSFET tetap sama di cut off dan dimode aktif . Hal ini harus sejalan dengan tiga break berbeda di tegangan( VSUS , VCEO & VCBO ) dari BJT .

3. Hambatan saat ON dari MOSFET di daerah ohmic memiliki temperaturpositif

koefisien yang memungkinkan paralel dari MOSFET lebih mudah. Di sisilain , VCE dari BJT memiliki suhu negatif Koefisien yang membuatsambungan paralel BJTs lebih rumit .

4.4 March 2014 ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET

Power MOSFET SAVE

OPERATING AREA(soa) SOA Power MOSFET yang diberikan di sini adalah:

1. Semua tegangan maksimum ,nilai arus dan disipasi daya sangat mudahdibawa bersama dalam diagram daerah operasi yang aman .

2. Hal ini didasarkan pada plot logaritmik arus saluran terhadap tegangandrain -to –Source.

3. Garis tebal menunjukkan nilai pembatas untuk operasi DC .

4. Ketika MOSFET beroperasi untuk interval pendek , disipasi daya akanlebih rendah daripada operasi DC .

5. Jadi Power MOSFET Daerah Operasi Aman dapat diperpanjang sepertiyang ditunjukkan pada gambar dengan garis putus-putus .


FAKTOR-FAKTOR MENENTUKAN SOA pada MOSFET

• Faktor-faktor yang menentukan SOA pada Power MOSFET adalah1. Drain maksimum saat arus drain maksimum IDM

2. Tegangan rusaknya BVDSS

3. Internal suhu persimpangan Tj (itu diatur oleh disipasi daya dalamperangkat )

• Perhatikan bahwa tidak ada kemiringan sekunder pada kurva SOA , tidakadanya kerusakan . Kita bisa mengamati masalah kerusakan sekunder diBJT SOA dengan melihat kelemahan utama pada Power BJT .

• Sebagai MOSFET tidak memiliki batas breakdown, Power MOSFETDaerah Operasi Aman ( SOA ) akan besar . Ini berarti sirkuit snubbertidak diharuskan untuk melindungi perangkat.

• Karena MOSFET adalah perangkat mayoritas - carrier, yang resistension-nya memiliki koefisien temperatur positif .

• ika lokal dan pemanasan berpotensi merusak terjadi dalam perangkatefek koefisien temperatur positif dari perlawanan konsentrasi arus lokalakan merata di seluruh total area .

• Tidak ada perbedaan antara forward- bias dan reverse- bias yang SOAuntuk MOSFET. Dua-duanya identik.


Perbandingan antara BJT dan MOSFET

No. BJT MOSFET

1. Ini adalah Device Bipolar Ini adalah pembawa mayoritas perangkat

2. Perangkat kontrol Arus perangkat kontrol Tegangan

3. Output dikendalikan dengan mengendalikan basis Arus

output dikendalikan dengan mengendalikan tegangan gerbang

4. koefisien suhu negatif Koefisien suhu positif

5. paralelisasi dari BJT sulit paralelisasi dari MOSFET mudah

6. Menyediakan arus basic yang komplek Menyediakan tegangan konstan yang sederhana

7. Kerugian rendah Kerugian lebih tinggi dari BJT

8. Digunakan pada aplikasi daya tinggi Digunakan pada aplikasi daya rendah

9. Memiliki tegangan tinggi Memiliki tegangan rendah

10. Frekuensi switching rendah frekuensi switching tinggi


KESIMPULAN

Keuntungan FET yang sangat penting dibandingkantransistor bipolar adalah impedansi inputnya yang sangattinggi. Pada jFET tingginya impedansi input ini disebabkankarena pada daerah operasi JFET persambungan gate dankanal mendapat bias mundur, sehingga arus gate adalah kecilsekali / nol. Sedangkan pada MOSFET hal ini disebabkankarenan antara gate dan kanal terdapat lapisan isolasi yangtipis berupa silikon dioksida (SiO2), sehingga gate adalah 0

Perbedaan lain FET dibanding dengan transistor bipolaradalah bahwa pada FET besaran arus output (Id)dikendalikan oleh tegangan input (Vgs) sedangkan padatransistor bipolar besaran arus output (Ic) dikendalikan oleharus input (Ib)

Kesimpulan

Sebuah metal- oksida-semikonduktor transistor efek medan ( MOSFET ) dikembangkan dengan menggabungkan bidang konsep efek medan dan teknologi MOS .

Faktor-faktor yang menentukan SOA pada Power MOSFETadalah

Drain maksimum saat arus drain maksimum IDM

Tegangan rusaknya BVDSS

Internal suhu persimpangan Tj (itu diatur oleh disipasi dayadalam perangkat )

Jika lokal dan pemanasan berpotensi merusak terjadi dalamperangkat efek koefisien temperatur positif dari perlawanankonsentrasi arus lokal akan merata di seluruh total area .

Tidak ada perbedaan antara forward- bias dan reverse- biasyang SOA untuk MOSFET. Dua-duanya identik.


mosfet

Engineering