12.18 : MOSFET: وضع الاستنفاد

تمثل الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) في وضع الاستنفاد مجموعة فرعية فريدة من تكنولوجيا MOSFET، وتعمل بشكل مختلف بشكل أساسي عن نظيراتها في وضع التحسين. على عكس الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) المعززة، التي تتطلب جهدًا موجبًا لمصدر البوابة (V_gs) لتشغيلها، فإن الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) ذات وضع الاستنفاد هي أجهزة موصلة بطبيعتها و"تعمل بشكل طبيعي".

السمة الأساسية للدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) في وضع الاستنفاد هي قدرتها على توصيل التيار بين أطراف الصرف والمصدر دون انحياز البوابة. تنشأ هذه الموصلية المتأصلة نتيجة لتنشيط القناة، مما يخلق مسارًا منخفض المقاومة لتدفق التيار. يعمل الجهاز بشكل مشابه للترانزستورات ذات التأثير الميداني (JFETs)، حيث يتم تحديد موصلية القناة مسبقًا من خلال خصائص المادة الخاصة بها.

في الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة ذات وضع استنفاد القناة n، يؤدي تطبيق V_gs الموجب إلى تحسين عرض القناة، وبالتالي زيادة تيار التصريف (i_d). على العكس من ذلك، يؤدي تطبيق V_gs السالب إلى تضييق القناة، مما يقلل i_d. هذا السلوك هو عكس ذلك بالنسبة لدوائر MOSFET المستنفدة للقناة p، حيث يقلل V_gs الموجب من i_d ويزيده V_gs السالب.

المعلمة الحاسمة لهذه الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة هي جهد عتبة البوابة (V_TH)، وهي V_gs المحددة التي تغلق عندها القناة تمامًا، مما يؤدي إلى إيقاف تدفق التيار. خاصية حيوية أخرى هي تيار التشبع، وهو الحد الأقصى للتيار الذي يتدفق عبر MOSFET عند صفر V_gs.

نظرًا لحالتها الافتراضية "التشغيل"، فإن الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) في وضع الاستنفاد تكون مفيدة بشكل خاص في تطبيقات مثل مضخمات الطاقة لأجهزة إرسال الراديو. هنا، تعمل على تمكين الإرسال المستمر للإشارة، والحفاظ على وجود الإشارة حتى يؤدي جهد التحكم إلى إيقاف تشغيل الجهاز بشكل واضح. هذه القدرة على البقاء نشطة بشكل مستمر تجعل الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) في وضع الاستنفاد جزءًا لا يتجزأ من التطبيقات التي تتطلب تشغيلًا موثوقًا دون انقطاع