Penjelasan dan Tipe MOSFET
Metal Oxide Semiconductor FET (Transistor efek-medan semikonduktor logam-oksida)atau yang lebih dikenal dengan singkatan MOSFET merupakan salah satu jenis Field Effect Transistor (transistor dampak medan) yang pertama kali diusulkan sang Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925. MOSFET adalah salah satu jenis transistor yang mempunyai impedansi masukan (gate) yang sangat tinggi sebagai akibatnya menggunakan memakai MOSFET menjadi saklar elektro, dapat memungkinkan buat menghubungkannya dengan seluruh jenis gerbang akal. Dengan menjadikan MOSFET menjadi saklar, maka bisa dipakai buat mengendalikan beban menggunakan arus yg tinggi serta biaya yang lebih murah daripada menggunakan transistor bipolar. Untuk menciptakan MOSFET sebgai saklar maka hanya memakai MOSFET dalam syarat saturasi (ON) serta kondisi cut-off (OFF).Prinsip Kerja MOSFET
Pada FET dengan gerbang terisolasi (InsulatedGate Field Effect Transistor,IGFET ), terdapat gate yg terdiri darielektroda logam yang dipisahkan menurut kanal sang lapisan tipis Silikon dioksida (SiO2)yang berfungsi sebagai dielektrik. Tegangan yangdiberikan ke gate bisa menginduksikan muatan ke pada kanal untukmengendalikan arus drain. Disini nir terdapat lagi persambungan P-N. IGFETmempunyai resistansi input yg sangat tinggi yg tidak tergantung padapolaritas tegangan gate. Karakteristiknya tidakterpengaruh sang temperatur.
Gate terisolasi pada dasarnya merupakan pirantielektrostatis menggunakan resistansi yg sangat tinggi. Nilai spesifik resistansiinput Rin adalah 15 MΩ.igfeT yg nir dihubungkan dalam rangkaian sebaiknya diberikan cincin yangmenghubungkan semua elektroda buat mencegah timbulnya muatan tidak aktif. IGFETdigunakan untuk penguat daya rendah (Low Power Amplifier) danrangkaian-rangkaian penghitung (Counting Circuit).
Pada tipe-n MOSFET terdiri dari sumber serta drain, 2 wilayah semikonduktor sangat melakukan tipe-n yg terisolasi dari substrat tipe-p menggunakan terbalik-bias dioda pn. Sebuah logam (atau poli-kristal) gerbang meliputi daerah antara sumber dan drain, tetapi dipisahkan menurut semikonduktor menggunakan oksida gerbang. Struktur dasar dari MOSFET tipe-n serta simbol sirkuit yang bersangkutan.
Seperti yg bisa dicermati dalam gambar diatas, daerah asal dan emigrasi adalah identik . Ini merupakan tegangan terapan yang menentukan tipe-n daerah menyediakan elektron dan sebagai asal, sementara daerah tipe-n lainnya mengumpulkan elektron dan sebagai sia-sia. Tegangan diterapkan dalam pembuangan dan elektroda gerbang serta substrat dengan cara kontak kembali yg mengacu dalam potensi asal, misalnya pula ditunjukkan dalam gambar.
Pada gambar dibawah ini, pada mana gerbang panjang, L, dan lebar pintu gerbang, W, yg diidentifikasi. Perhatikan bahwa panjang gerbang tidak sama menggunakan dimensi fisik dari pintu gerbang, namun jarak antara asal dan wilayah menguras bawah gerbang. Tumpang tindih antara pintu gerbang serta sumber dan daerah pembuangan diharapkan buat memastikan bahwa lapisan inversi membangun terus menerus melakukan jalur antara sumber serta daerah tiriskan. Biasanya ini tumpang tindih dibentuk sekecil mungkin buat meminimalkan kapasitansi parasit tersebut.
Aliran elektron dari sumber ke drain dikendalikan oleh tegangan diterapkan ke pintu gerbang. Sebuah tegangan positif diterapkan ke pintu gerbang, menarik elektron buat antarmuka antara dielektrik gerbang dan semikonduktor. Elektron ini membangun saluran melakukan antara sumber serta drain, yg disebut lapisan inversi. Tidak ada arus gerbang diharapkan buat menjaga lapisan inversi pada antarmuka sejak oksida gerbang memblok genre pembawa. Hasil akhirnya adalah bahwa saat ini antara drain serta source dikendalikan oleh tegangan yg diterapkan ke pintu gerbang.
Arus terhadap tegangan khas (IV) ciri MOSFET ditunjukkan pada gambar pada bawah. Diimplementasikan merupakan model kuadrat buat MOSFET.
Tipe-tipe IG FET MOSFET Kanal P
a. Tipe Peningkatan(Enhancement Type)
Bila kanaldapat konduksi hanya jika gate diberi tegangan, maka MOSFET itutermasuk tipe peningkatan (Enhancement type atau Enhancementmode). Hal ini berarti bahwa tegangan gate harus meningkatkanpembawa muatan dalam kanal untuk memungkinkan arus drain mengalir.
Untuk MOSFET kanal P tipe Enhancement, pada keadaan VGS = 0 V, hubungan antara Source dengan Drain terputus.pemberian VGS (-) akanmembuat Source dengan Drain terhubung. Makin akbar tegangan negatip pada gate,arus drain akan semakin besar .
Untuk MOSFET kanal N tipe peningkatan (Enhancement), dalamkeadaan VGS = 0 V, interaksi antara Source – Drain terputus. Pemberian VGS(+) akan menyebabkan terbentuknya kanal yangmenghubungkan Source dengan Drain.
b. Depletion Type
Bila kanal konduksi tanpa tegangan gate, atau tegangan gatesama dengan nol, MOSFET tersebut termasuk tipepengosongan atau depletion typeatau depletion mode. Artinya hadiah teganganpada gate meyebabkan konduktivitas kanal akan berkurang atau arus drain yg mengalir akan semakin kecil.
Untuk MOSFET kanal P tipe Depletion, pada keadaan VGS = 0 V, Source-Drain terhubung, pemberiantegangan VGS (+) akanmenurunkan konduktivitas kanal dan dalam level VGS(+) tertentu kanal akan terputus (MOSFET = Off).
Untuk MOSFET kanal N tipe Depletion,apabila VGS = 0 V, Source – Drain terhubung. Pemberian VGS(-) akan membuatkonduktivitas kanal menurun serta pada level V eksklusif, kanal akan terputus (MOSFET = OFF).
Catatan : untuk MOSFET kanal P pembiasan dalam mode/Tipe Enhancementdan mode/Tipe Depletion, dilakukan menggunakan membalik polaritas VDS danVGS sinkron kebutuhan.
Rangkaian MOSFET Sebagai Saklar Pada Kondisi Cut-Off
Karakeristik MOSFET dalam daerah Cut-Off diantaranya menjadi berikut.
- Input gate nir menerima tegangan bias lantaran terhubung ke ground (0V)
- Tegangan gate lebih rendah menurut tegangan treshold (Vgs < Vth)
- MOSFET OFF (Fully-Off) dalam daerah cut-off ini.
- Tidak arus drain yg mengalir pada MOSFET
- Tegangan hasil Vout = Vds = Vdd
- Pada wilayah cut-off MOSFET pada kondisi open circuit.
Dengan beberapa karakteristik diatas maka dapat dikatakan bahawa MOSFET dalam daerah Cut-Off adalah saklar terbuka menggunakan arus drain Id = 0 Ampere. Untuk menerima kondisi MOSFET pada keadaan open maka tegnagan gate Vgs wajib lebih rendah dari tegangan treshold Vth menggunakan cara menghubungkan terminal input (gate) ke ground.
Wilayah Saturasi (MOSFET ON)
Pada daerah saturasi MOSFET menerima bias input (Vgs) secara maksimum sebagai akibatnya arus drain dalam MOSFET juga akan maksimum serta membuat tegangan Vds = 0V. Pada kondisi saturasi ini MOSFET bisa dikatakan pada syarat ON secara penuh (Fully-ON).
Gambar Rangkaian MOSFET Sebagai Saklar Pada Kondisi Saturasi
Karakteristik MOSFET dalam syarat saturasi antar lain adalah :
- Tegangan input gate (Vgs) tinggi
- Tegangan input gate (Vgs) lebih tinggi berdasarkan tegangan treshold (Vgs>Vth)
- MOSFET ON (Fully-ON) pada daerah Saturasi
- Tegangan drain serta source ideal (Vds) dalam wilayah saturasi merupakan 0V (Vds = 0V)
- Resistansi drain serta source sangat rendah (Rds < 0,1 Ohm)
- Tegangan output Vout = Vds = 0,2V (Rds.id)
- MOSFET dianalogikan sebagai saklar kondisi tertutup
Kondisi saturasi MOSFET dapat diperoleh dengan menaruh tegangan input gate yg lebih tinggi dari tegangan tresholdnya menggunakan cara menghubungkan terminal input ke Vdd. Sehingga MOSFET mejadi saturasi dan dapat dianalogikan sebagai saklar pada kondisi tertutup.
Itulah penerangan mengenai MOSFET, semoga bisa membantu sobat dalam mengenal global elektro. Untuk mengenal lebih kentara tentang FET, silahkan baca artikel : penjelasan dan karakteristik FET
