✔ Enhancement Metal Oxide Semiconductor (E-Mosfet)

Enhancement metal oxide semiconductor (E-MOSFET) E-MOSFET (Enhancement-metal-oxide semiconductor FET) yakni MOSFET tipe peningkatan yang terdiri dari E-MOSFET kanal-P dan E-MOSFET kanal-N. E-MOSFET kanal-P dan E-MOSFET
kanal-N intinya sama, yang berbeda hanyalah polaritas pada proteksi biasnya saja.

Simbol E-MOSFET

Simbol E-MOSFET kanal-N dan kanal-P yakni menyerupai ditunjukkan berturut-turut pada gambar dibawah. Bila terminal SS tidak terhubung di dalam, maka E-MOSFET menjadi komponen empat terminal. Berbeda dengan simbol JFET yang tanda panahnya pada gate, untuk gate E-MOSFET tidak ada panahnya alasannya yakni gate dengan susukan bukanlah P-N junction

Simbol E-MOSFET

Konstruksi E-MOSFET

Gambar dibawah memperlihatkan konstruksi E-MOSFET kanal-N.

Konstruksi E-MOSFET kanal-N

Seperti halnya pada D-MOSFET, E-MOSFET ini juga dibuat di atas materi dasar silikon tipe-P yang disebut dengan substrat. Pada umumnya substrat P ini dihubungkan ke terminal SS melalui kontak metal. Terminal SS pada beberapa MOSFET terhubung eksklusif di dalam komponen, sehingga yang keluar tinggal tiga terminal saja, yakni Source (S), Drain (D) dan Gate (D).

Source (S) dan drain (D) masing-masing dibuat dengan menumbuhkan doping bahan-N dari substrat-P, sehingga sanggup dihubungkan keluar menjadi terminal S untuk Source dan D untuk drain melalui kontak metal. Sedangkan terminal G (gate) dibuat melalui kontak metal yang diletakkan ditengah-tengah antara Source dan Drain. Antara gate dan substrat P terdapat silikon dioksida (SiO2) yang berfungsi sebagai isolasi (dielektrikum). Hal demikian ini sama menyerupai pada D-MOSFET. Impedansi input E-MOSFET juga sangat tinggi.

Perbedaan utama antara keduanya yakni bahwa pada D-MOSFET terdapat susukan yang menghubungkan S dan D, sedangkan pada E-MOSFET tidak terdapat susukan tersebut. Dengan demikian fatwa elektron dari source yang akan menuju drain harus melalui substrat-P.

Prinsip Kerja E-MOSFET

Prinsip kerja E-MOSFET kanal-N dimulai dengan memperlihatkan tegangan VGS = 0 Volt dan VDS positip. Pemberian tegangan VGS = 0 yakni dengan cara menghubung-singkatkan terminal Gate (G) dan Source (S).

E-MOSFET kanal-N dengan VGS = 0 dan VDS positip

Oleh alasannya yakni antara S dan D tidak ada kanal-N (yang memiliki banyak elektron bebas), maka meskipun VDS diberi tegangan positip yang cukup besar, arus ID tetap tidak mengalir atau ID = 0. Antara source dan drain yakni materi tipe-P dimana elektron yakni sebagai pembawa minoritas, sehingga dikala VGS = 0 dan VDS positip yang mengalir yakni arus bocor saja. Disinilah perbedaannya dengan D-MOSFET yang mengalirkan arus ID pada dikala VGS = 0 dan VDS positip.

Apabila VGS dinaikan kearah positip, maka muatan positip pada gate ini akan menolak hole dari substrat-P menjauhi perbatasannya dengan SiO2. Dengan demikian tempat substrat-P yang berdekatan dengan gate akan kekurangan pembawa lebih banyak didominasi hole. Sebaliknya elektron dari substrat-P akan tertarik oleh muatan positip gate dan mendekati perbatasan substrat dengan SiO2. Perlu diingat bahwa elektron tidak sanggup masuk ke gate alasannya yakni substrat dan gate ada pembatas SiO2, sehingga IG tetap sama dengan nol.

Bila tegangan VGS dinaikan terus sampai jumlah elektron yang berada di bersahabat perbatasan dengan SiO2 cukup banyak untuk menghasilkan arus ID dikala VDS positip, maka VGS ini disebut dengan tegangan threshold (VT). Pada beberapa buku data VT ini disebut juga VGS(th). Setelah mencapai tegangan VT ini, maka dengan memperbesar harga VGS, arus ID semakin besar. Hal ini alasannya yakni semakin besar VGS berarti jumlah elektron yang tersedia antara source dan drain semakin banyak. Kurva tranfer dan karakteristik E-MOSFET kanal-N.

Karakteristik E-MOSFET

Kurva karakteristik transfer dan output E-MOSFET kanal-N

Istilah peningkatan (enhancement) dalam E-MOSFET ini menunjuk pada fenomena bahwa dikala VGS masih nol, arus ID tidak ada alasannya yakni tidak terdapat elektron antara source dan drain. Kemudian apabila VGS dibuat positip sampai melebihi VT, maka terjadi peningkatan jumlah elektron antara source dan drain yang berakibat meningkatnya arus ID kalau tegangan VDS positip diperbesar.

Pada dikala VGS > VT, apabila VDS masih kecil arus ID naik dengan cepat, namun kalau VDS dinaikkan terus sampai mencapai VDSsat, maka arus ID akan konstan. Hal ini alasannya yakni dengan memperbesar VDS sementara VGS tetap, maka tegangan relatif antara G dan D makin kecil sehingga mengurangi daya tarik elektron pada sisi D-G. Akibatnya arus ID akan jenuh dan kenaikan VDS lebih jauh tidak akan memperbesar arus ID. Harga VDS ini disebut dengan VDSsat (atau VDS saturasi).

Dengan melihat kurva karakteristik E-MOSFET ternyata terdapat hubungan antara VDSsat dengan VGS. Hubungan tersebut yakni dengan semakin tingginya harga VGS, VDSsat makin tinggi juga. Pada dikala VGS = VT yang mana arus ID mulai mengalir dengan cukup berarti, maka VDSsat = 0. Hal ini alasannya yakni arus ID sudah mengalami kejenuhan semenjak VDS dinaikkan.

Hubungan antara arus ID dengan VGS tidak lagi mengikuti persamaan Shockley sebagaimana pada JFET dan D-MOSFET, akan tetapi mengikuti persamaan dibawah. Persamaan ini berlaku untuk VGS > VT.

dimana: k yakni tetapan (konstanta) sebagai fungsi dari konstruksi komponen. Namun demikian dengan menurunkannya dari persamaan dibawah tersebut sanggup diperoleh harga k untuk suatu titik dalam kurva harga ID(on) dan VGS(on) tertentu, yaitu :

Konstruksi dan prinsip kerja E-MOSFET kanal-P yakni kebalikan dari E-MOSFET kanal-N yang sudah dijelaskan di depan. Demikian juga polaritas tegangan VGS, VDS, dan arus ID juga berlawanan dengan yang ada pada E-MOSFET kanal-N.Konstruksi dan prinsip kerja E-MOSFET kanal-P yakni kebalikan dari E-MOSFET kanal-N yang sudah dijelaskan di depan. Demikian juga polaritas tegangan VGS, VDS, dan arus ID juga berlawanan dengan yang ada pada E-MOSFET kanal-N.

Adanya lapisan SiO2 antara gate dan susukan dalam MOSFET menyebabkan impendansi input sangat tinggi. Akan tetapi alasannya yakni lapisan SiO2 ini sangat tipis, maka perlu kehati-hatian dalam menangani MOSFET ini. Muatan statis yang ada pada tangan insan dikawatirkan sanggup menyebabkan lapisan Si02 tembus, sehingga MOSFET akan rusak. Oleh alasannya yakni itu biasanya pabrik sudah memperlihatkan cincin penghubung singkat ujung-ujung kaki MOSFET. Dengan demikian akan sanggup menghindari terjadinya beda potensial atau muatan yang tidak disengaja pada terminal MOSFET.

Beberapa keluarga FET yang belum dibahas pada cuilan ini yakni VMOS dan CMOS. VMOS merupakan jenis MOSFET yang dirancang khusus untuk pemakaian pada daya tinggi. Sedangkan CMOS dibuat dengan menghubungkan secara complementer antara E-MOSFET susukan P dan E-MOSFET kanal-N.

Bagikan Artikel ini