मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (MOSFET, MOS-FET, किंवा MOS FET) हा एक प्रकारचा फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (FET) आहे, जो सामान्यतः सिलिकॉनच्या नियंत्रित ऑक्सिडेशनद्वारे बनविला जातो. त्यात एक इन्सुलेटेड गेट आहे, ज्याचा व्होल्टेज डिव्हाइसची चालकता निर्धारित करते.
त्याचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे मेटल गेट आणि चॅनेल दरम्यान एक सिलिकॉन डायऑक्साइड इन्सुलेटिंग थर आहे, म्हणून त्यात उच्च इनपुट प्रतिरोध (1015Ω पर्यंत) आहे. हे एन-चॅनेल ट्यूब आणि पी-चॅनेल ट्यूबमध्ये देखील विभागले गेले आहे. सहसा सब्सट्रेट (सबस्ट्रेट) आणि स्त्रोत S एकत्र जोडलेले असतात.
विविध वहन पद्धतींनुसार, MOSFETs वर्धन प्रकार आणि क्षीणता प्रकारात विभागलेले आहेत.
तथाकथित एन्हांसमेंट प्रकार म्हणजे: जेव्हा VGS=0, ट्यूब कट ऑफ अवस्थेत असते. योग्य VGS जोडल्यानंतर, बहुतेक वाहक गेटकडे आकर्षित होतात, अशा प्रकारे या क्षेत्रातील वाहक "वाढवतात" आणि एक प्रवाहकीय वाहिनी तयार करतात. .
डिप्लेशन मोड म्हणजे जेव्हा VGS=0, तेव्हा एक चॅनेल तयार होतो. जेव्हा योग्य VGS जोडला जातो, तेव्हा बहुतेक वाहक वाहिनीच्या बाहेर वाहू शकतात, त्यामुळे वाहक "कमी" होतात आणि ट्यूब बंद होते.
कारण वेगळे करा: JFET चा इनपुट रेझिस्टन्स 100MΩ पेक्षा जास्त आहे, आणि ट्रान्सकंडक्टन्स खूप जास्त आहे, जेव्हा गेट लीड केले जाते तेव्हा इनडोअर स्पेस मॅग्नेटिक फील्डमुळे गेटवरील वर्किंग व्होल्टेज डेटा सिग्नल शोधणे खूप सोपे आहे, ज्यामुळे पाइपलाइनकडे झुकते पर्यंत असणे किंवा ऑन-ऑफ होण्याची प्रवृत्ती असते. जर बॉडी इंडक्शन व्होल्टेज ताबडतोब गेटमध्ये जोडले गेले, कारण की इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेप मजबूत आहे, वरील परिस्थिती अधिक लक्षणीय असेल. जर मीटरची सुई उजवीकडे डावीकडे वळली तर याचा अर्थ असा होतो की पाइपलाइन पर्यंत झुकते, ड्रेन-स्रोत रेझिस्टर RDS विस्तारते आणि ड्रेन-स्रोत करंटचे प्रमाण IDS कमी होते. याउलट, मीटरची सुई उजवीकडे झपाट्याने वळते, जी पाइपलाइन ऑन-ऑफ असल्याचे दर्शवते, RDS खाली जाते आणि IDS वर जाते. तथापि, मीटरची सुई ज्या दिशेने विचलित केली जाते ती दिशा प्रेरित व्होल्टेजच्या सकारात्मक आणि नकारात्मक ध्रुवांवर (सकारात्मक दिशा कार्यरत व्होल्टेज किंवा उलट दिशा कार्यरत व्होल्टेज) आणि पाइपलाइनच्या कार्यरत मध्यबिंदूवर अवलंबून असावी.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
उदाहरण म्हणून N चॅनेल घेतल्यास, ते P-प्रकारच्या सिलिकॉन सब्सट्रेटवर बनवले जाते ज्यामध्ये दोन उच्च डोप केलेले स्त्रोत प्रसार क्षेत्र N+ आणि ड्रेन डिफ्यूजन क्षेत्र N+ आहेत आणि नंतर स्त्रोत इलेक्ट्रोड S आणि ड्रेन इलेक्ट्रोड D अनुक्रमे बाहेर काढले जातात. स्त्रोत आणि सब्सट्रेट आंतरिकरित्या जोडलेले आहेत आणि ते नेहमी समान क्षमता राखतात. जेव्हा ड्रेन पॉवर सप्लायच्या पॉझिटिव्ह टर्मिनलशी जोडला जातो आणि स्त्रोत वीज पुरवठ्याच्या नकारात्मक टर्मिनलशी जोडला जातो आणि VGS=0, तेव्हा चॅनेल करंट (म्हणजे ड्रेन करंट) ID=0. पॉझिटिव्ह गेट व्होल्टेजने आकर्षित होऊन VGS हळूहळू वाढत असताना, नकारात्मक चार्ज केलेले अल्पसंख्याक वाहक दोन प्रसार क्षेत्रांमध्ये प्रेरित होतात, ज्यामुळे नाल्यापासून स्त्रोतापर्यंत एक N-प्रकार वाहिनी तयार होते. जेव्हा VGS ट्यूबच्या टर्न-ऑन व्होल्टेज VTN (सामान्यत: +2V) पेक्षा जास्त असते, तेव्हा N-चॅनेल ट्यूब चालवू लागते, एक ड्रेन करंट आयडी बनवते.
VMOSFET (VMOSFET), त्याचे पूर्ण नाव V-groove MOSFET आहे. हे MOSFET नंतर नवीन विकसित उच्च-कार्यक्षमतेचे, पॉवर स्विचिंग डिव्हाइस आहे. हे केवळ MOSFET (≥108W) च्या उच्च इनपुट प्रतिबाधाचाच वारसा घेत नाही, तर लहान ड्रायव्हिंग करंट (सुमारे 0.1μA) देखील मिळवते. यामध्ये उच्च विरूध्द व्होल्टेज (1200V पर्यंत), मोठा ऑपरेटिंग करंट (1.5A ~ 100A), उच्च आउटपुट पॉवर (1 ~ 250W), चांगली ट्रान्सकंडक्टन्स रेखीयता आणि वेगवान स्विचिंग गती यासारखी उत्कृष्ट वैशिष्ट्ये देखील आहेत. व्हॅक्यूम ट्यूब आणि पॉवर ट्रान्झिस्टरचे फायदे एकत्रित केल्यामुळे, व्होल्टेज ॲम्प्लीफायर्स (व्होल्टेज ॲम्प्लीफिकेशन हजारो वेळा पोहोचू शकते), पॉवर ॲम्प्लीफायर्स, स्विचिंग पॉवर सप्लाय आणि इनव्हर्टरमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात आहे.
आपल्या सर्वांना माहित आहे की, पारंपारिक MOSFET चे गेट, स्त्रोत आणि निचरा साधारणपणे चिपवर समान क्षैतिज समतल असतात आणि त्याचा कार्यप्रवाह मूलतः क्षैतिज दिशेने वाहतो. VMOS ट्यूब वेगळी आहे. यात दोन प्रमुख संरचनात्मक वैशिष्ट्ये आहेत: प्रथम, मेटल गेट व्ही-आकाराच्या खोबणीची रचना स्वीकारतो; दुसरे, त्याची अनुलंब चालकता आहे. चिपच्या मागच्या बाजूने ड्रेन काढलेला असल्याने, ID चिपच्या बाजूने क्षैतिजरित्या वाहत नाही, परंतु जोरदार डोप केलेल्या N+ क्षेत्रापासून (स्रोत S) सुरू होते आणि P चॅनेलद्वारे हलक्या डोप केलेल्या N-ड्रिफ्ट प्रदेशात वाहते. शेवटी, D काढून टाकण्यासाठी ते अनुलंब खालच्या दिशेने पोहोचते. कारण प्रवाह क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र वाढते, मोठे प्रवाह त्यातून जाऊ शकतात. गेट आणि चिप यांच्यामध्ये सिलिकॉन डायऑक्साइड इन्सुलेटिंग लेयर असल्याने, ते अजूनही इन्सुलेटेड गेट MOSFET आहे.
वापराचे फायदे:
MOSFET एक व्होल्टेज नियंत्रित घटक आहे, तर ट्रान्झिस्टर एक वर्तमान नियंत्रित घटक आहे.
MOSFET चा वापर केला पाहिजे जेव्हा सिग्नल स्त्रोतापासून थोड्या प्रमाणात विद्युत प्रवाह काढण्याची परवानगी असते; जेव्हा सिग्नल व्होल्टेज कमी असेल आणि सिग्नल स्त्रोताकडून अधिक प्रवाह काढण्याची परवानगी असेल तेव्हा ट्रान्झिस्टर वापरावे. MOSFET विजेचे संचालन करण्यासाठी बहुसंख्य वाहकांचा वापर करते, म्हणून त्याला एकध्रुवीय उपकरण म्हणतात, तर ट्रान्झिस्टर बहुसंख्य वाहक आणि अल्पसंख्याक वाहक वीज चालविण्यासाठी वापरतात, म्हणून त्याला द्विध्रुवीय उपकरण म्हणतात.
काही MOSFET चे स्त्रोत आणि निचरा एकमेकांना बदलता येऊ शकतात आणि गेट व्होल्टेज सकारात्मक किंवा नकारात्मक असू शकतात, ज्यामुळे ते ट्रायोड्सपेक्षा अधिक लवचिक बनतात.
MOSFET अतिशय कमी विद्युत् प्रवाह आणि अतिशय कमी व्होल्टेज परिस्थितीत काम करू शकते आणि त्याची निर्मिती प्रक्रिया सिलिकॉन चिपवर अनेक MOSFETs सहजपणे एकत्रित करू शकते. म्हणून, MOSFET मोठ्या प्रमाणात एकात्मिक सर्किट्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे.
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFET आणि ट्रान्झिस्टरची संबंधित अनुप्रयोग वैशिष्ट्ये
1. MOSFET चे स्त्रोत s, गेट g आणि ड्रेन d अनुक्रमे ट्रान्झिस्टरच्या emitter e, base b आणि कलेक्टर c शी संबंधित आहेत. त्यांची कार्ये समान आहेत.
2. MOSFET हे व्होल्टेज-नियंत्रित वर्तमान उपकरण आहे, iD vGS द्वारे नियंत्रित केले जाते आणि त्याचे प्रवर्धन गुणांक gm सामान्यतः लहान असते, त्यामुळे MOSFET ची प्रवर्धन क्षमता खराब आहे; ट्रान्झिस्टर हे वर्तमान-नियंत्रित वर्तमान उपकरण आहे आणि iC iB (किंवा iE) द्वारे नियंत्रित केले जाते.
3. MOSFET गेट जवळजवळ कोणतेही करंट काढत नाही (ig»0); ट्रान्झिस्टर काम करत असताना ट्रान्झिस्टरचा पाया नेहमीच विशिष्ट प्रवाह काढतो. म्हणून, MOSFET चा गेट इनपुट प्रतिरोध ट्रान्झिस्टरच्या इनपुट प्रतिरोधापेक्षा जास्त आहे.
4. MOSFET हे वहन मध्ये गुंतलेल्या मल्टीकॅरियर्सचे बनलेले आहे; ट्रान्झिस्टरमध्ये दोन वाहक असतात, मल्टीकॅरियर्स आणि अल्पसंख्याक वाहक, प्रवाहात गुंतलेले असतात. तापमान आणि किरणोत्सर्ग यांसारख्या घटकांमुळे अल्पसंख्याक वाहकांच्या एकाग्रतेवर मोठा परिणाम होतो. म्हणून, MOSFETs मध्ये ट्रान्झिस्टरपेक्षा चांगले तापमान स्थिरता आणि मजबूत रेडिएशन प्रतिरोधक क्षमता असते. MOSFET चा वापर करावा जेथे पर्यावरणीय परिस्थिती (तापमान इ.) मोठ्या प्रमाणात बदलते.
5. जेव्हा स्त्रोत धातू आणि MOSFET चे सब्सट्रेट एकत्र जोडलेले असतात, तेव्हा स्त्रोत आणि निचरा एकमेकांना बदलू शकतात आणि वैशिष्ट्ये थोडे बदलतात; जेव्हा ट्रायोडचे संग्राहक आणि उत्सर्जक एकमेकांना बदलून वापरले जातात, तेव्हा वैशिष्ट्ये खूप भिन्न असतात. β मूल्य खूप कमी होईल.
6. MOSFET चा ध्वनी गुणांक खूपच लहान आहे. MOSFET चा वापर कमी-आवाज ॲम्प्लिफायर सर्किट्स आणि सर्किट्सच्या इनपुट स्टेजमध्ये शक्य तितका केला पाहिजे ज्यांना उच्च सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर आवश्यक आहे.
7. MOSFET आणि ट्रान्झिस्टर दोन्ही विविध ॲम्प्लीफायर सर्किट्स आणि स्विचिंग सर्किट्स बनवू शकतात, परंतु पूर्वीची उत्पादन प्रक्रिया एक सोपी आहे आणि कमी वीज वापर, चांगली थर्मल स्थिरता आणि विस्तृत ऑपरेटिंग पॉवर सप्लाय व्होल्टेज श्रेणीचे फायदे आहेत. म्हणून, मोठ्या प्रमाणावर आणि मोठ्या प्रमाणावर एकात्मिक सर्किटमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
8. ट्रान्झिस्टरमध्ये मोठा ऑन-रेझिस्टन्स आहे, तर MOSFET मध्ये लहान ऑन-रेझिस्टन्स आहे, फक्त काही शंभर mΩ. सध्याच्या विद्युत उपकरणांमध्ये, MOSFET चा वापर सामान्यतः स्विच म्हणून केला जातो आणि त्यांची कार्यक्षमता तुलनेने जास्त असते.
WINSOK SOT-323 encapsulation MOSFET
MOSFET वि बायपोलर ट्रान्झिस्टर
MOSFET हे व्होल्टेज-नियंत्रित यंत्र आहे आणि गेटला मुळात विद्युतप्रवाह लागत नाही, तर ट्रान्झिस्टर हे विद्युतप्रवाह-नियंत्रित साधन आहे आणि बेसला विशिष्ट विद्युतप्रवाह घेणे आवश्यक आहे. म्हणून, जेव्हा सिग्नल स्त्रोताचा रेट केलेला प्रवाह अत्यंत लहान असतो, तेव्हा MOSFET चा वापर केला पाहिजे.
MOSFET एक बहु-वाहक कंडक्टर आहे, तर ट्रान्झिस्टरचे दोन्ही वाहक वहन मध्ये भाग घेतात. अल्पसंख्याक वाहकांची एकाग्रता तापमान आणि किरणोत्सर्गासारख्या बाह्य परिस्थितींसाठी अत्यंत संवेदनशील असल्याने, MOSFET अशा परिस्थितींसाठी अधिक योग्य आहे जेथे वातावरणात मोठ्या प्रमाणात बदल होतो.
ॲम्प्लिफायर उपकरणे आणि ट्रान्झिस्टर सारखे नियंत्रण करण्यायोग्य स्विच म्हणून वापरण्याव्यतिरिक्त, MOSFET चा वापर व्होल्टेज-नियंत्रित व्हेरिएबल रेखीय प्रतिरोधक म्हणून देखील केला जाऊ शकतो.
MOSFET चे स्त्रोत आणि निचरा संरचना मध्ये सममितीय आहेत आणि एकमेकांना बदलता येऊ शकतात. डिप्लेशन मोड MOSFET चे गेट-स्रोत व्होल्टेज सकारात्मक किंवा नकारात्मक असू शकते. म्हणून, ट्रान्झिस्टरपेक्षा MOSFETs वापरणे अधिक लवचिक आहे.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-13-2023
