Mosfet Nedir? Mosfet Çalışma Prensibi, Çeşitleri

Bu yazımızda Mosfet Nedir? Mosfet Çalışma Prensibi, Mosfet Çeşitleri sorularına cevap vereceğiz. Bu yazımızdan önce transistör hakkında bilgi edinmek için Transistör Nedir? Transistör Çeşitleri ve Kullanım Alanları ve Mosfet Sağlamlık Kontrolü Nasıl Yapılır? yazımızı okumanızı öneririz. Keyifli okumalar.

MOSFET Nedir?

• Alan etkili transistörlerinden birisi de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oksit Yarı-İletkenli Alan Etki Transistörü) baş harflerinden oluşan MOSFET‘lerdir. Ayrıca MOS transistör ya da kısaca MOS denir.
• Mosfetler, dijital ve analog devrelerde sık kullanılan alan etklili bir transistör türüdür. Ayrıca diğer kullanım alanlarından aşağıda daha detaylı bir şekilde bahsedilmiştir.

• MOSFET’ler tıpkı BJT transistörler gibi 3 bacağa sahiptir. Bunlar; G (Gate), D (Drain), S (Source) olarak adlandırılır.
• Mosfet özellikler;

1. Diğer transistör türlerine göre güç harcamaları azdır ve daha yüksek frekansta çalışabilirler.
2. Diğer frekans türlerine göre iç kapasiteleri düşüktür ve mekanik dayanımları fazladır.
3. Hassas yapılı olduklarından dolayı statik elektriklenme sonucu bozulabilirler. Bundan dolayı montaj işlemleri topraklanmış havya ile yapılmalıdır.

MOSFET Çalışma Prensibi

Çalışma durumuna göre :

• Enhancement (Çoğalan) Tip MOSFET,
• Depletion (Azalan) Tip MOSFET olarak 2 tip MOSFET bulunur

1-Enhancement Tip MOSFET (N Kanal)

Bu tip MOSFET’lerde D-S arasında kanal bulunmamaktadır. Yani G bacağına gerilim uygulanmadığında D-S arasında akım akışı gerçekleşmez. Bu tip MOSFET’lerde aralarında yalıtkan bulunan iki N tipe sahip iletken ile kondansatör yapısı oluşur. Gerilim kontrolü ise Gate bacağına gerilim uygulanarak sağlanır.

• N Kanal Enhancement MOSFET’lerin G bacağına pozitif (+) gerilim uygulanması durumunda akım akışı gerçekleşir.
• P Kanal Enhancement MOSFET’lerin G bacağına negatif (-) gerilim uygulanması durumunda akım akışı gerçekleşir.

2-Depletion Tip MOSFET (N Kanal)

Enhancement Tip MOSFET’in aksine bu tip MOSFET’lerde D-S bacaklarına bağlı N tip bölge arasında kanal bulunur. Yani diğer tip MOSFET’in aksine kanal bulunduğundan, D-S arasında akım akışı gerçekleşmesi için G ucuna gerilim verilmesine gerek yoktur. G ucuna pozitif (+) gerilim uygulanması durumunda kanal genişler ve D-S arasından akım artar. G ucuna negatif (-) gerilim uygulanması durumunda ise akım azalır.

• N Kanal Depletion Tip MOSFET’lerde akım akışı D bacağından S’a doğrudur.
• P Kanal Depletion Tip MOSFET’lerde akım akışı S bacağından D’e doğrudur.

MOSFET (Metal Oksit Yarı iletken FET) Çeşitleri

• MOSFET yapısı gereği ikiye ayrılır;

a)Kanal oluşturmalı (channel enhancement) MOS,
b)Kanal ayarlamalı (channel adjustment) MOS .

• Ayrıca kanalın p-tipi olması durumunda p-MOS, kanal n-tipi olduğunda ise n-MOS adını alır. CMOS (Complementary-birleşik / tümler MOS), p-MOS ve n-MOS yapılarının bir arada aynı wafer (kıymık) üzerinde gerçekleştirilmesi ile oluşan yapıya denir.

a)Kanal Oluşturmalı MOSFET

• Kanal oluşturmalı n-MOSFET aşağıda gösterilmektedir.

• Kanal oluşturmalı MOSFET’lerde taban (alt katman), düşük katkılanmış p-tipi yarı iletkendir. P-tipi taban içinde aşırı katkılanmış ve n ile gösterilen n-tipi yarı iletken bölgeler oluşturulmuştur. Bu bölgeler Source (Kaynak) ile

b)Kanal Ayarlamalı MOSFET

• Kanal Ayarlamalı MOSFET’in kanal oluşturmalı olandan farkı, geçit (G) altında düşük katkılı bir kanalın bulunmasıdır. Hazırda kanal olması, V_G=0 V olsa da savak-kanal arasına gerilim uygulanınca savaktan akım akacağını gösterir. Drain (Savak) elektrotlarına bağlanmıştır. Buradaki SiO₂ tabaka, tabanla geçit arasındaki yalıtımı sağlamak amacıyla oluşturulmuştur. Bu tabakadan dolayı G-S ve G-D arasındaki direnç 10¹⁰ ile 10¹⁵ Ω mertebesindedir.

• Kanal oluşturmalı MOSFET ’lerde, Kaynak (S) ile Savak (D) arasında bir kanal yoktur . +V_GS  (Geçit gerilimi) geriliminin uygulanması, geçidin altındaki delikleri iterek boşaltılmış bir bölge oluşturur. Geçit gerilimi belli derecede pozitif olduğu durumda, tabanda bulunan azınlık elektronları bu bölgeye çekilir ve Savak (D) ile kaynak (S) arasında bir n-kanalı oluşur.

c)CMOS (Tamamlayıcı – Tümler MOS)

• Temel olarak sayısal (dijital) devrelerde kullanılan ve oldukça yaygın olan bir bağlantı, kanal oluşturmalı p-MOS ve n-MOS transistörlerini bir wafer üzerinde birleştiren bir bağlantıdır .

d)N Kanal ve P Kanal MOSFET

Kanal durumuna göre MOSFET’lerin ikiye ayrıldığından bahsetmiştik. Buna göre:

• P Kanal MOSFET’ler D-S bacaklarına bağlı iki P tipi maddeden oluşmaktadır.
• N Kanal MOSFET’ler D-S bacaklarına bağlı iki N tipi maddeden oluşmaktadır.

MOSFET Ne İşe Yarar?

• Alan etkili transistörlerden birisi olan MOSFET, dijital ve analog elektronik devrelerinde anahtarlama elemanı, yükselteç ve osilatör (sinyal üreteci) olarak kullanılmaktadır.

• Genellikle elektronikte dijital devrelerde kullanılırlar. Güç MOSFET’leri yüksek seviyede güç kontrolü sağlarken, diğer standart MOSFET’ler transistör gibi çalışmaktadırlar.

MOSFET Nerelerde Kullanılır?

MOSFET elemanının elektronik alanında çeşitli kullanım alanları mevcuttur. Bunlar;

• Yüksek frekansa sahip elektronik devreler,
• Yüksek giriş empendanslı yükselteç kullanılan devreler,
• Güç kaynaklarında,
• Düşük gerilimli motor kontrol devreleri,
• Çeşitli ölçü aletlerinde (voltmetre, multimetre gibi),
• Analog anahtar devresinde,
• Anten yükselticilerde,
• Faz kaydırmalı osilatör devresi gibi kullanım alanları mevcuttur.

MOSFET Nasıl Ölçülür? MOSFET Sağlamlık Kontrolü Nasıl Yapılır?

Bu başlık  MOSFET Sağlamlık Kontrolü Nasıl Yapılır? yazımızda ayrıca detaylı bir şekilde incelenmiştir.

MOSFET Sürücü Devresi

Aşağıda örnek MOSFET sürücü devresi örneği verilmiştir.

Sıkça Sorulan Sorular

Bu yazımızda Mosfet Nedir? Mosfet Çalışma Prensibi, Mosfet Çeşitleri sorulara cevap vermeye çalıştık. Eksik veya hatalı gördüğünüz kısımları lütfen yorumlar kısmında belirtiniz. Diğer yazılarımızda görüşmek dileğiyle.