ترانزستورات MOSFET

ترانزستور تأثير المجال المعدني شبه الموصل ( MOSFET ) هو نوع من ترانزستورات تأثير المجال (FET) يُستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات للتحكم في الإشارات وتضخيمها. وهو عنصر أساسي في تصميم الدوائر الحديثة، وخاصةً في تطبيقات التبديل والتضخيم. تُستخدم ترانزستورات MOSFET في تطبيقات تتراوح من مصادر الطاقة ودوائر معالجة الإشارات إلى أنظمة التحكم في المحركات والمعالجات الدقيقة.

عملية MOSFET:

ترانزستور MOSFET هو ترانزستور مُتحكم فيه بالجهد، أي أن الجهد المُطبق على البوابة (بالنسبة للمصدر) يتحكم في تدفق التيار بين المصرف والمصدر. يعتمد المبدأ الأساسي على المجال الكهربائي الذي تُولّده البوابة، والذي يُغيّر موصلية القناة.

• عندما يتم تطبيق جهد بوابة موجب (بالنسبة لـ MOSFET N) أو جهد بوابة سالب (بالنسبة لـ MOSFET P)، فإنه ينشئ مجالًا كهربائيًا يجذب أو يطرد حاملات الشحنة (الإلكترونات أو الثقوب) في القناة بين المصدر والمصرف.
• إذا كان جهد البوابة مرتفعًا بدرجة كافية (أو منخفضًا بالنسبة لـ MOSFET P)، فإنه يشكل قناة موصلة، مما يسمح بتدفق التيار بين الصرف والمصدر.
• إذا كان جهد البوابة أقل من عتبة معينة (تسمى جهد العتبة )، يتم "إغلاق" القناة ولا يمكن للتيار أن يتدفق بعد الآن بين المصدر والمصرف.

تطبيقات MOSFET:

1. التضخيم : في الدوائر التناظرية، يمكن استخدام MOSFETs كمضخمات لزيادة سعة الإشارة الضعيفة، على سبيل المثال في مكبرات الصوت أو مكبرات التردد اللاسلكي.

2. التبديل : تُستخدم ترانزستورات MOSFET غالبًا في تطبيقات التبديل في الدوائر الرقمية، ومحولات التيار المستمر-المستمر، وأجهزة مثل مصادر الطاقة ذات الوضع التبديلي. قدرتها على التبديل بسرعة وتحمل التيارات العالية تجعلها فعّالة جدًا في هذه المهام.

مزايا MOSFETs:

• كفاءة عالية : يعتبر MOSFET فعالًا جدًا في تطبيقات التبديل، وخاصةً عند استخدامه بترددات عالية.
• استهلاك منخفض للطاقة : يتطلب التحكم في الشبكة تيارًا منخفضًا جدًا، مما يقلل من استهلاك الطاقة في الدوائر.
• سرعة التبديل العالية : يمكن لـ MOSFETs التبديل بسرعة كبيرة، وهو أمر مثالي للتطبيقات ذات التردد العالي.
• التوافق مع دوائر CMOS : في الدوائر المتكاملة، تسمح تقنية CMOS باستهلاك منخفض للطاقة مع توفير كثافة عالية للمكونات.