ترانزیستور اثر میدان یا ماسفت(MOSFET) یکی از قطعات الکترونیکی مهم در صنعت برق و الکترونیک می‌باشد. ویژگی‌های منحصر به فرد و کاربردهای زیاد آن، ماسفت را به یک المان ضروری در مدارهای الکتریکی مختلف، از ریزپردازنده‌ها گرفته تا تقویت کننده‌ها و مبدل‌های قدرت تبدیل کرده است. در این مقاله به بررسی نحوه عملکرد ماسفت، انواع ماسفت‌ها و کاربردهای گسترده آنها می‌پردازیم.
بیشتر بخوانید: ترانزیستور چیست؟ نحوه تست ماسفت
ماسفت چیست؟ و چگونه کار می کند؟
ماسفت یک قطعه الکترونیکی دارای 3 پایه است که از ترمینالهای درین، سورس و گیت تشکیل شده است. متداول ترین نوع از ماسفت‌ها، ماسفت مبتنی بر سیلیکون می باشد. به طور کلی ماسفت ها بر اساس اصل کنترل اثر میدانی عمل می کنند، به طوریکه ولتاژ اعمال شده به پایه گیت، جریان عبوری از بین پایه‌های درین و سورس را کنترل می‌کند. در تصویر زیر انواع پکیج‌های ماسفت را مشاهده می کنید:
انواع ماسفت
ماسفت‌ها در دو نوع مثبت P و نوع منفی N وجود دارند. در ماسفت نوع N، هنگامی که یک ولتاژ مثبت به پایه گیت اعمال می‌شود، میدان الکتریکی ایجاد می کند که حامل‌های دارای بار منفی (الکترون ها) را به سطح مواد نیمه هادی زیر گیت جذب می‌کند. این تجمع الکترون‌ها یک کانال رسانا را تشکیل می‌دهد که به جریان اجازه می‌دهد بین پایانه‌های منبع و تخلیه عبور کند. این نوع ماسفت به ماسفت کانال N معروف است. همچنین در ماسفت نوع P، ولتاژ منفی اعمال شده به ترمینال گیت، الکترون‌ها را دفع می کند و حامل‌های دارای بار مثبت (حفره ها) را جذب و یک کانال رسانا ایجاد می‌کند. با کنترل ولتاژ گیت، ماسفت می‌تواند جریان عبوری از کانال را تنظیم کند و آن را به یک المان عالی برای سوئیچینگ و تقویت تبدیل کند. در تصویر زیر علائم پایه‌ها و نماد الکترونیکی ماسفت را مشاهده می‌فرمایید:
کاربرد ماسفت
ماسفت‌ها در کاربردهای مختلفی از جمله تقویت کنندگی، سوئیچینگ و انواع کاربردها در الکترونیک استفاده می‌شوند که مهم‌ترین این کاربردها را در ادامه بیان می‌کنیم:
1) مدارهای مجتمع دیجیتال
ماسفت‌ها بلوک‌های اصلی سازنده مدارهای مجتمع دیجیتالی مانند ریزپردازنده‌ها، تراشه‌های حافظه و گیت‌های منطقی هستند. قابلیت ماسفت‌ها برای سوئیچ بین دو حالت (روشن و خاموش) با سرعت بالا، استفاده از آنها را برای پردازش سیگنال دیجیتال، ایده‌آل می‌کند.
2) الکترونیک قدرت
ماسفت‌های قدرت به دلیل توانایی در مدیریت موثر ولتاژ و جریان‌های بالا به طور گسترده در الکترونیک قدرت استفاده می‌شوند. ماسفت‌های قدرت به طور عمومی در مبدل‌های قدرت، درایوهای موتور و تنظیم کننده های ولتاژ به کار می‌روند.
3) تقویت کننده‌ها
ماسفت‌ها در تقویت کننده‌های صوتی و فرکانس رادیویی کاربرد دارند. ماسفت‌ها قابلیت ایجاد بهره بالا و اعوجاج کم را دارند و برای سیستم‌های صوتی با کیفیت بالا و دستگاه‌های ارتباطی بی سیم مناسب می‌باشند. تقویت کننده‌های مبتنی بر ماسفت در کاربردهایی مانند تقویت صدا، فرستنده‌های رادیویی و گیرنده‌ها استفاده می‌شوند.
4) کاربردهای سوئیچینگ
از ماسفت‌ها به دلیل قابلیت روشن و خاموش شدن سریع، در مدارهای سوئیچینگ مختلف از جمله سوئیچ های دیجیتال، درایورهای رله و سوئیچ‌های قدرت استفاده می شود. سوئیچ‌های مبتنی بر ماسفت مزایایی مانند مصرف انرژی پایین، سرعت سوئیچینگ سریع و قابلیت اطمینان بالا را ارائه می‌دهند.
5) نمایشگرها
ماسفت‌ها المان‌های حیاتی در نمایشگرهای صفحه تخت مانند صفحه نمایش LCD (نمایشگر کریستال مایع) و OLED می باشند. ماسفت‌ها این قابلیت را دارند که به عنوان درایورهای پیکسل برای کنترل وضعیت تک تک پیکسل‌ها استفاده شوند و امکان نمایش تصاویر و فیلم‌ها را با وضوح بالا و دقت رنگ بالا فراهم سازند.
جمع بندی
ماسفت یک قطعه الکترونیکی مهم است که علم الکترونیک و الکترونیک قدرت را به خاطر ویژگی‌های مهم از جمله سرعت کلیدزنی بالا و تلفات کم متحول ساخته است. در این مقاله، مطالب مهمی در مورد ماسفت‌ها و نقش و کاربرد اساسی آنها در الکترونیک و الکترونیک قدرت اشاره گردید و توضیحات کاملی برای هر مورد ارائه شد. تمامی موارد فوق را همراه با نکات تجربی دیگر در مورد ماسفت و سایر انواع ترانزیستورها و نکات عملی مربوط به هر کدام از آنها به طور کامل در دوره جامع منبع تغذیه و اینورتر بررسی کرده ایم.
در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.
منابع: electronics for u TechTarget
