Pengertian MOSFET Cara Kerja dan Jenis Jenis Umum MOSFET

Pengertian MOSFET

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) adalah satu jenis transistor yang digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik. Ini adalah salah satu jenis transistor yang paling umum digunakan saat ini pada PCB industri, alasannya ialah karena MOSFET memiliki efisiensi tinggi, kecepatan beralih yang cepat, dan ukuran yang relatif kecil.

Cara Kerja MOSFET

Sebelum masuk ke bab cara kerja MOSFET ada baiknya mengetahui bentuk dan simbol mosfet, Berikut bentuk mosfet dan simbolnya secara umum :

 

Jika dilihat dari simbolnya MOSFET memiliki tiga terminal sebagai struktur dasar nya yaitu : gate (G), source (S), dan drain (D), dan mengontrol arus antara source dan drain menggunakan medan listrik yang diterapkan ke gate. 

Sehingga Prinsip kerja MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) secara sederhana yaitu ketika berfungsi MOSFET dapat mengendalikan aliran arus antara source dan drain dengan mengatur medan listrik di kanal semikonduktor menggunakan tegangan yang diterapkan ke gate. 

Untuk memahami lebih detail mengenai prinsip kerja MOSFET, penting untuk memperhatikan Hal hal berikut secara detail :

1. Medan Listrik dari Tegangan Gate:

   • Prinsip kerja utama MOSFET bergantung pada medan listrik yang dihasilkan oleh tegangan yang diterapkan pada gate. Sehingga Ketika tegangan gate berubah, medan listrik di kanal semikonduktor juga berubah.

2. Tegangan Threshold (Ambang):

   • MOSFET memiliki tegangan ambang atau tegangan threshold (biasanya dilambangkan sebagai $V_{th}$), yang merupakan tegangan minimum yang diperlukan pada gate untuk membentuk kanal konduksi di antara source dan drain.

3. Enhancement Mode:

   • Dalam mode peningkatan (enhancement mode), kanal konduksi MOSFET akan terbentuk ketika tegangan gate positif terhadap sumber ($V_{GS}>V_{th}$). Semakin besar tegangan gate, semakin kuat kanal konduksi yang terbentuk, dan semakin besar arus yang dapat mengalir antara source dan drain.

4. Pengendalian Arus dengan Tegangan Gate:

   • Dengan mengubah tegangan gate ($V_{GS}$), pengguna dapat mengendalikan resistivitas kanal semikonduktor dan, sebagai akibatnya, mengendalikan arus yang mengalir antara source dan drain ($I_D$).

5. Mode Operasi:

   • MOSFET dapat beroperasi dalam dua mode utama: mode linier (linear mode) dan mode jenuh (saturation mode), tergantung pada tegangan yang diterapkan ke gate dan hubungan antara tegangan source-drain ($V_{DS}$).

Sehingga Prinsip kerja inilah memungkinkan MOSFET digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, termasuk dalam penguat sinyal, switch, dan berbagai sirkuit digital dan daya.

Jenis Jenis MOSFET

Setelah memahami bentuk, simbol serta prinsip kerja dari MOSFET penting untuk mengetahui jenis jenis MOSFET. Ada beberapa jenis MOSFET, berdasarkan struktur dan mode operasinya:

1. NMOS (N-channel MOSFET):

   
   
   
   • NMOS adalah jenis MOSFET yang menggunakan kanal n-type (negatif) sebagai kanal konduksinya.
   • Ketika tegangan gate positif terhadap sumber ($V_{GS}>V_{th}$), kanal konduksi terbentuk di antara source dan drain, memungkinkan arus mengalir.
   • NMOS biasanya digunakan dalam sirkuit logika digital, seperti dalam transistor CMOS.

2. PMOS (P-channel MOSFET):

   
   
   
   • PMOS adalah jenis MOSFET yang menggunakan kanal p-type (positif) sebagai kanal konduksinya.
   • Kanal konduksi terbentuk ketika tegangan gate negatif terhadap sumber ($V_{GS}<V_{th}$).
   • PMOS juga digunakan dalam sirkuit logika digital, terutama dalam desain yang menggunakan logika positif.

3. Enhancement-mode MOSFET:

   • Enhancement-mode MOSFET membutuhkan tegangan gate tertentu (di atas tegangan ambang) untuk membentuk kanal konduksi di antara source dan drain.
   • Ketika tegangan gate mencapai ambang atau lebih tinggi ($V_{GS}>V_{th}$), MOSFET menjadi aktif dan memungkinkan arus mengalir.
   • Baik NMOS maupun PMOS dapat beroperasi dalam mode peningkatan (enhancement mode).

4. Depletion-mode MOSFET:

   • Depletion-mode MOSFET memiliki kanal konduksi yang sudah ada sebelum tegangan gate diterapkan, berbeda dengan enhancement-mode MOSFET yang membutuhkan tegangan gate untuk membentuk kanal konduksi.
   • Kanal konduksi dapat dihilangkan atau "dipotong" dengan menerapkan tegangan gate yang sesuai.
   • Depletion-mode MOSFET kurang umum digunakan daripada enhancement-mode MOSFET, tetapi dapat memiliki aplikasi di mana keberadaan kanal konduksi sebelumnya diinginkan.

5. IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor):

   
   
   
   • IGBT adalah perangkat gabungan yang menggabungkan struktur MOSFET di bagian inputnya dan struktur transistor bipolar di bagian outputnya.
   • IGBT memiliki keunggulan MOSFET dalam mengendalikan daya dengan kecepatan tinggi, sementara juga memiliki kemampuan menangani arus tinggi seperti transistor bipolar.
   • IGBT digunakan dalam aplikasi daya tinggi seperti dalam inverter, converter, dan driver motor.

Setiap jenis MOSFET memiliki karakteristik operasi yang unik, dan pemilihan yang tepat tergantung pada aplikasi tertentu, seperti tegangan dan arus yang diinginkan, kecepatan beralih yang dibutuhkan, dan faktor-faktor lainnya. Misalnya, NMOS sering digunakan dalam aplikasi logika digital, sedangkan PMOS sering digunakan dalam desain yang menggunakan logika positif.

Berbagi :