Η κατανόηση της χωρητικότητας των MOSFETs είναι απαραίτητη για το σχεδιασμό κυκλωμάτων που απαιτούν μεταγωγής υψηλής ταχύτητας. Οι ακριβείς υπολογισμοί βοηθούν στη βελτιστοποίηση της απόδοσης και τη μείωση της απώλειας ισχύος.

Τύποι MOSFET Ικανότητα

Τα MOSFET έχουν τρεις κύριες χωρητικότητες: πύλη προς πηγή (C[]gs[]], πύλη προς ρέγγα (C[gd]]), και αποστράγγιση προς πηγή (C[ds[]). Αυτές οι δυνατότητες επηρεάζουν την ταχύτητα αλλαγής και την κατανάλωση ισχύος. Cgs και Cgd είναι δυναμικές, αλλάζοντας με τάση, ενώ το Cds είναι κυρίως παρασιτικές.

Υπολογισμός της χωρητικότητας της πύλης

Η χωρητικότητα πύλης προς πηγή (C[]gs[]]) μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας την χωρητικότητα οξειδίου πύλης ανά μονάδα (Cox[]) και την περιοχή πύλης (A):

Cgs[ ⁇ Cox × A

Όταν το Cox υπολογίζεται ως:

Cox[ = ε[ox / tox]

Επίδραση στην ταχύτητα αλλαγής

Η χωρητικότητα επηρεάζει το χρόνο αλλαγής των MOSFETs. Η σταθερά χρόνου (τ) δίνεται από:

τ = R × C

όπου R είναι η αντίσταση στο κύκλωμα. Χαμηλότερη χωρητικότητα έχει ως αποτέλεσμα την ταχύτερη μεταγωγής, η οποία είναι κρίσιμη σε εφαρμογές υψηλής ταχύτητας.

Παράδειγμα Πρακτικού Υπολογισμός

Με βάση το MOSFET με πάχος οξειδίου της πύλης 2 nm και διηλεκτρική σταθερά οξειδίου (ε[]ox[) 3,9 × 8,85 × 10-12 F/m, και επιφάνεια πύλης 10 μm × 10 μm, η χωρητικότητα της πύλης υπολογίζεται ως εξής:

Cox = (3.9 × 8.85 × 10-12) / (2 × 10-9]) = 1,72 × 10-3 F/m2

A = 10 μm × 10 μm = 1 × 10-10 m2

Cgs ⁇ 1.72 × 10-3 × 1 × 10-10 = 1.72 × 10-13 F