MOSFET हा सेमीकंडक्टर उद्योगातील सर्वात मूलभूत घटकांपैकी एक आहे. इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्समध्ये, MOSFET चा वापर सामान्यतः पॉवर ॲम्प्लीफायर सर्किट्स किंवा स्विचिंग पॉवर सप्लाय सर्किट्समध्ये केला जातो आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो. खाली,ओलुकेतुम्हाला MOSFET च्या कार्य तत्त्वाचे तपशीलवार स्पष्टीकरण देईल आणि MOSFET च्या अंतर्गत संरचनेचे विश्लेषण करेल.
काय आहेMOSFET
MOSFET, मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर फाइल्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (MOSFET). हे एक फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर आहे जे ॲनालॉग सर्किट्स आणि डिजिटल सर्किट्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाऊ शकते. त्याच्या "चॅनेल" (कार्यरत वाहक) च्या ध्रुवीयतेच्या फरकानुसार, ते दोन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते: "एन-टाइप" आणि "पी-टाइप", ज्यांना सहसा NMOS आणि PMOS म्हणतात.
MOSFET कार्य तत्त्व
MOSFET वर्किंग मोडनुसार वर्धित प्रकार आणि कमी करण्याच्या प्रकारात विभागले जाऊ शकते. जेव्हा कोणतेही बायस व्होल्टेज लागू केले जात नाही आणि कोणतेही नुकसान नसते तेव्हा एन्हांसमेंट प्रकार MOSFET चा संदर्भ घेतोडक्टिव चॅनेल. जेव्हा बायस व्होल्टेज लागू होत नाही तेव्हा डिप्लेशन प्रकार MOSFET चा संदर्भ घेतो. एक प्रवाहकीय चॅनेल दिसेल.
वास्तविक ऍप्लिकेशन्समध्ये, फक्त N-चॅनेल एन्हांसमेंट प्रकार आणि P-चॅनेल वर्धित प्रकार MOSFET आहेत. NMOSFETs ची ऑन-स्टेट प्रतिरोधकता लहान असल्याने आणि ते तयार करणे सोपे असल्याने, NMOS वास्तविक अनुप्रयोगांमध्ये PMOS पेक्षा अधिक सामान्य आहे.
सुधारणा मोड MOSFET
एन्हांसमेंट-मोड MOSFET च्या ड्रेन D आणि स्त्रोत S दरम्यान दोन बॅक-टू-बॅक PN जंक्शन आहेत. जेव्हा गेट-स्रोत व्होल्टेज VGS=0, जरी ड्रेन-स्रोत व्होल्टेज VDS जोडला गेला तरीही, नेहमी उलट-पक्षपाती स्थितीत PN जंक्शन असते आणि ड्रेन आणि स्त्रोत यांच्यामध्ये कोणतेही प्रवाहकीय वाहिनी नसते (कोणताही विद्युत प्रवाह नाही. ). म्हणून, यावेळी ड्रेन वर्तमान ID=0.
यावेळी, जर गेट आणि स्त्रोत दरम्यान फॉरवर्ड व्होल्टेज जोडला असेल. म्हणजेच, VGS>0, नंतर गेट इलेक्ट्रोड आणि सिलिकॉन सब्सट्रेट दरम्यान SiO2 इन्सुलेटिंग लेयरमध्ये P-प्रकार सिलिकॉन सब्सट्रेटसह संरेखित गेटसह विद्युत क्षेत्र तयार केले जाईल. ऑक्साईडचा थर इन्सुलेट करत असल्यामुळे, गेटवर लावलेला व्होल्टेज VGS विद्युत प्रवाह निर्माण करू शकत नाही. ऑक्साईड लेयरच्या दोन्ही बाजूंना कॅपेसिटर तयार होतो आणि व्हीजीएस समतुल्य सर्किट या कॅपेसिटरला (कॅपॅसिटर) चार्ज करते. आणि गेटच्या पॉझिटिव्ह व्होल्टेजने आकर्षिले गेलेले VGS हळू हळू वाढत असताना इलेक्ट्रिक फील्ड तयार करा. या कॅपॅसिटरच्या (कॅपॅसिटर) दुसऱ्या बाजूला मोठ्या प्रमाणात इलेक्ट्रॉन जमा होतात आणि नाल्यापासून स्त्रोतापर्यंत N-प्रकारचे प्रवाहकीय वाहिनी तयार करतात. जेव्हा VGS ट्यूबच्या टर्न-ऑन व्होल्टेज VT (सामान्यत: सुमारे 2V) ओलांडते, तेव्हा N-चॅनेल ट्यूब फक्त चालवण्यास सुरुवात करते, ड्रेन करंट आयडी तयार करते. जेव्हा चॅनेल प्रथम टर्न-ऑन व्होल्टेज तयार करण्यास सुरवात करते तेव्हा आम्ही गेट-स्रोत व्होल्टेज म्हणतो. सामान्यतः व्हीटी म्हणून व्यक्त केले जाते.
गेट व्होल्टेज व्हीजीएसचा आकार नियंत्रित केल्याने विद्युत क्षेत्राची ताकद किंवा कमकुवतपणा बदलतो आणि ड्रेन करंट आयडीचा आकार नियंत्रित करण्याचा प्रभाव प्राप्त केला जाऊ शकतो. हे देखील MOSFET चे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य आहे जे विद्युत क्षेत्राचा वापर करंट नियंत्रित करण्यासाठी करतात, म्हणून त्यांना फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर देखील म्हणतात.
MOSFET अंतर्गत रचना
कमी अशुद्धता एकाग्रता असलेल्या P-प्रकार सिलिकॉन सब्सट्रेटवर, उच्च अशुद्धता एकाग्रतेसह दोन N+ क्षेत्र तयार केले जातात आणि दोन इलेक्ट्रोड अनुक्रमे ड्रेन d आणि स्त्रोत म्हणून काम करण्यासाठी धातूच्या ॲल्युमिनियममधून काढले जातात. नंतर अर्धसंवाहक पृष्ठभाग अत्यंत पातळ सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO2) इन्सुलेटिंग लेयरने झाकलेले असते आणि गेट g म्हणून काम करण्यासाठी ड्रेन आणि स्त्रोत यांच्यातील इन्सुलेटिंग लेयरवर ॲल्युमिनियम इलेक्ट्रोड स्थापित केला जातो. सब्सट्रेटवर एक इलेक्ट्रोड B देखील काढला जातो, जो N-चॅनेल एन्हांसमेंट-मोड MOSFET बनवतो. P-चॅनेल एन्हांसमेंट-प्रकार MOSFETs च्या अंतर्गत निर्मितीसाठी हेच खरे आहे.
N-चॅनल MOSFET आणि P-चॅनल MOSFET सर्किट चिन्हे
वरील चित्र MOSFET चे सर्किट चिन्ह दाखवते. चित्रात, D हा निचरा आहे, S स्त्रोत आहे, G गेट आहे आणि मध्यभागी असलेला बाण थर दर्शवतो. जर बाण आतील बाजूस निर्देशित करतो, तर तो N-चॅनेल MOSFET सूचित करतो आणि जर बाण बाहेरच्या दिशेने निर्देशित करतो, तर तो P-चॅनेल MOSFET सूचित करतो.
ड्युअल एन-चॅनल MOSFET, ड्युअल पी-चॅनल MOSFET आणि N+P-चॅनल MOSFET सर्किट चिन्हे
खरं तर, MOSFET उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान, कारखाना सोडण्यापूर्वी सब्सट्रेट स्त्रोताशी जोडला जातो. म्हणून, प्रतीकशास्त्राच्या नियमांमध्ये, सब्सट्रेटचे प्रतिनिधित्व करणारे बाण चिन्ह देखील स्त्रोताशी जोडलेले असणे आवश्यक आहे जेणेकरुन ड्रेन आणि स्त्रोत वेगळे केले जावे. MOSFET द्वारे वापरलेल्या व्होल्टेजची ध्रुवीयता आमच्या पारंपारिक ट्रान्झिस्टरसारखीच आहे. एन-चॅनेल एनपीएन ट्रान्झिस्टरसारखे आहे. ड्रेन डी पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोडशी जोडलेला आहे आणि स्त्रोत S नकारात्मक इलेक्ट्रोडशी जोडलेला आहे. जेव्हा गेट G मध्ये सकारात्मक व्होल्टेज असते, तेव्हा एक प्रवाहकीय वाहिनी तयार होते आणि N-चॅनेल MOSFET कार्य करण्यास सुरवात करते. त्याचप्रमाणे, पी-चॅनेल पीएनपी ट्रान्झिस्टरसारखे आहे. ड्रेन डी नकारात्मक इलेक्ट्रोडशी जोडलेला असतो, स्त्रोत S सकारात्मक इलेक्ट्रोडशी जोडलेला असतो आणि जेव्हा गेट G मध्ये नकारात्मक व्होल्टेज असतो तेव्हा एक प्रवाहकीय वाहिनी तयार होते आणि P-चॅनेल MOSFET कार्य करण्यास सुरवात करते.
MOSFET स्विचिंग नुकसान तत्त्व
एनएमओएस असो किंवा पीएमओएस, ते चालू केल्यानंतर एक वहन अंतर्गत प्रतिकार निर्माण होतो, ज्यामुळे विद्युतप्रवाह या अंतर्गत प्रतिकारशक्तीवर ऊर्जा वापरेल. वापरलेल्या ऊर्जेच्या या भागाला वहन उपभोग म्हणतात. लहान वहन अंतर्गत प्रतिकारासह MOSFET निवडल्याने वहन वापर प्रभावीपणे कमी होईल. लो-पॉवर MOSFETs चा सध्याचा अंतर्गत प्रतिकार साधारणपणे दहा मिलीहॅमच्या आसपास असतो आणि अनेक मिलिओम्स देखील असतात.
जेव्हा एमओएस चालू केले जाते आणि समाप्त केले जाते, तेव्हा ते एका झटक्यात लक्षात येऊ नये. एमओएसच्या दोन्ही बाजूंच्या व्होल्टेजमध्ये प्रभावी घट होईल आणि त्यातून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहात वाढ होईल. या कालावधीत, MOSFET चे नुकसान हे व्होल्टेज आणि वर्तमानचे उत्पादन आहे, जे स्विचिंग नुकसान आहे. साधारणपणे बोलायचे झाले तर, स्विचिंग लॉस हे कंडक्शन लॉसपेक्षा खूप मोठे असतात आणि स्विचिंग फ्रिक्वेन्सी जितकी जास्त असेल तितके जास्त नुकसान.
वहनाच्या क्षणी व्होल्टेज आणि करंटचे उत्पादन खूप मोठे आहे, परिणामी खूप मोठे नुकसान होते. स्विचिंगचे नुकसान दोन प्रकारे कमी केले जाऊ शकते. एक म्हणजे स्विचिंग वेळ कमी करणे, जे प्रत्येक टर्न-ऑन दरम्यान प्रभावीपणे नुकसान कमी करू शकते; दुसरे म्हणजे स्विचिंग फ्रिक्वेंसी कमी करणे, जे प्रति युनिट वेळेत स्विचची संख्या कमी करू शकते.
वरील MOSFET च्या कार्य तत्त्व आकृतीचे तपशीलवार स्पष्टीकरण आणि MOSFET च्या अंतर्गत संरचनेचे विश्लेषण आहे. MOSFET बद्दल अधिक जाणून घेण्यासाठी, MOSFET तांत्रिक समर्थन प्रदान करण्यासाठी OLUKEY चा सल्ला घेण्यास आपले स्वागत आहे!
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-16-2023
