MOSFET Formülleri
MOSFET (Metal-Oksit-Yarıiletken Alan Etkili Transistör), günümüz elektronik cihazlarında yaygın olarak kullanılan bir transistör türüdür. MOSFET’ler, düşük güç tüketimi, yüksek anahtarlama hızı ve yüksek kazanç gibi özellikleri nedeniyle tercih edilirler.
MOSFET’lerin çalışma prensibi, bir yalıtkan tabaka üzerinde bulunan metal bir elektrotun, yarıiletken bir tabaka üzerindeki yük taşıyıcıların hareketini kontrol etmesine dayanır. Metal elektrot, kapı elektrodu olarak adlandırılırken, yarıiletken tabaka ise kanal olarak adlandırılır. Kapı elektroduna uygulanan gerilim, kanalın iletkenliğini kontrol eder.
MOSFET’lerin çalışma prensibini anlamak için, öncelikle yarıiletken malzemelerin özelliklerini bilmek gerekir. Yarıiletken malzemeler, iletken ve yalıtkan arasında bir özelliğe sahip olan malzemelerdir. Yarıiletken malzemelerde, elektronlar ve boşluklar olmak üzere iki tür yük taşıyıcı bulunur. Elektronlar, negatif yüklü parçacıklar iken, boşluklar ise pozitif yüklü parçacıklardır.
MOSFET’lerde kullanılan yarıiletken malzeme genellikle silisyumdur. Silisyum, dört değerlikli bir elementtir ve her bir atomu dört elektron ile çevrilidir. Silisyum atomları, birbirleriyle kovalent bağlar oluşturarak kristal bir yapı oluştururlar. Bu kristal yapıda, her bir silisyum atomu, dört komşu silisyum atomuyla kovalent bağ oluşturur.
MOSFET’lerde, kapı elektrodu, yalıtkan bir tabaka üzerinde bulunur. Yalıtkan tabaka, genellikle silisyum dioksit (SiO2) veya hafniyum oksit (HfO2) gibi malzemelerden yapılır. Kapı elektrodu, yalıtkan tabaka üzerinden kanal ile temas halindedir.
Kapı elektroduna uygulanan gerilim, kanalın iletkenliğini kontrol eder. Kapı elektroduna pozitif bir gerilim uygulandığında, elektronlar kapı elektrodu tarafından çekilir ve kanaldan uzaklaştırılır. Bu durumda, kanalın iletkenliği azalır. Kapı elektroduna negatif bir gerilim uygulandığında ise, elektronlar kapı elektrodu tarafından itilir ve kanala doğru hareket eder. Bu durumda, kanalın iletkenliği artar.
MOSFET’lerin çalışma prensibini anlamak için, aşağıdaki formüller kullanılabilir:
- Drenaj akımı (ID): Drenaj akımı, kaynak elektrodundan drenaj elektroduna akan akımdır. Drenaj akımı, aşağıdaki formülle hesaplanır:
ID = (W/L) * μ * Cox * (VGS - Vth)^2
- W: Kanal genişliği
- L: Kanal uzunluğu
- μ: Yarıiletkenin hareketlilik sabiti
- Cox: Kapasitans yoğunluğu
- VGS: Kapı-kaynak gerilimi
-
Vth: Eşik gerilimi
-
Transkonduktans (gm): Transkonduktans, kapı-kaynak gerilimindeki bir değişikliğin drenaj akımındaki değişimine oranıdır. Transkonduktans, aşağıdaki formülle hesaplanır:
gm = (2/L) * μ * Cox * (VGS - Vth)
- Çıkış direnci (ro): Çıkış direnci, drenaj-kaynak gerilimindeki bir değişikliğin drenaj akımındaki değişimine oranıdır. Çıkış direnci, aşağıdaki formülle hesaplanır:
ro = 1 / (λ * ID)
- λ: Kanaldaki kanal uzunluğu modülasyon parametresi
MOSFET’ler, elektronik devrelerde çok çeşitli uygulamalarda kullanılırlar. MOSFET’ler, anahtarlama elemanı olarak, yükselteç olarak ve analog devrelerde kullanılırlar.
Faydalı Siteler:
İlgili Dosyalar: