MOSFET को कार्य सिद्धान्त रेखाचित्र को विस्तृत व्याख्या | FET को आन्तरिक संरचना को विश्लेषण

MOSFET अर्धचालक उद्योग मा सबैभन्दा आधारभूत कम्पोनेन्ट मध्ये एक हो। इलेक्ट्रोनिक सर्किटहरूमा, MOSFET सामान्यतया पावर एम्पलीफायर सर्किट वा स्विचिंग पावर सप्लाई सर्किटहरूमा प्रयोग गरिन्छ र व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तल,ओलुकेतपाईंलाई MOSFET को कार्य सिद्धान्तको विस्तृत व्याख्या र MOSFET को आन्तरिक संरचनाको विश्लेषण गर्नेछ।

के होMOSFET

MOSFET, धातु अक्साइड सेमीकन्डक्टर फाइल गरिएको प्रभाव ट्रान्जिस्टर (MOSFET)। यो एक फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टर हो जुन एनालग सर्किट र डिजिटल सर्किटहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसको "च्यानल" (कार्यरत वाहक) को ध्रुवता भिन्नता अनुसार, यसलाई दुई प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ: "एन-प्रकार" र "पी-प्रकार", जसलाई प्रायः NMOS र PMOS भनिन्छ।

MOSFET कार्य सिद्धान्त

MOSFET लाई वर्किंग मोड अनुसार परिवर्द्धन प्रकार र घटाउने प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ। संवर्द्धन प्रकारले MOSFET लाई बुझाउँछ जब कुनै पूर्वाग्रह भोल्टेज लागू हुँदैन र त्यहाँ कुनै कन्फर्म हुँदैन।डक्टिव च्यानल। डिप्लेशन प्रकारले MOSFET लाई जनाउँछ जब कुनै पूर्वाग्रह भोल्टेज लागू हुँदैन। एक प्रवाहकीय च्यानल देखा पर्नेछ।

वास्तविक अनुप्रयोगहरूमा, त्यहाँ केवल N- च्यानल वृद्धि प्रकार र P- च्यानल वृद्धि प्रकार MOSFET हरू छन्। NMOSFET सँग सानो अन-स्टेट प्रतिरोध छ र निर्माण गर्न सजिलो छ, NMOS वास्तविक अनुप्रयोगहरूमा PMOS भन्दा धेरै सामान्य छ।

संवर्द्धन मोड MOSFET

संवर्द्धन-मोड MOSFET को ड्रेन D र स्रोत S बीचमा दुई ब्याक-टु-ब्याक PN जंक्शनहरू छन्। जब गेट-स्रोत भोल्टेज VGS=0, ड्रेन-स्रोत भोल्टेज VDS थपिएको भए पनि, त्यहाँ सधैं उल्टो-पक्षपाती अवस्थामा PN जंक्शन हुन्छ, र त्यहाँ ड्रेन र स्रोत बीच कुनै प्रवाहकीय च्यानल छैन (कुनै वर्तमान प्रवाह छैन। )। त्यसैले, यस समयमा ड्रेन वर्तमान ID=0।

यस समयमा, यदि गेट र स्रोत बीच अगाडि भोल्टेज थपिएको छ। त्यो हो, VGS>0, त्यसपछि गेट इलेक्ट्रोड र सिलिकन सब्सट्रेट बीचको SiO2 इन्सुलेट तहमा P-प्रकार सिलिकन सब्सट्रेटसँग पङ्क्तिबद्ध गेटको साथ एक विद्युतीय क्षेत्र उत्पन्न हुनेछ। अक्साइड तह इन्सुलेट भएको हुनाले, गेटमा लगाइएको भोल्टेज VGS ले विद्युत् उत्पादन गर्न सक्दैन। अक्साइड तहको दुबै छेउमा एक क्यापेसिटर उत्पन्न हुन्छ, र VGS समतुल्य सर्किटले यो क्यापेसिटर (क्यापेसिटर) चार्ज गर्दछ। र बिजुली क्षेत्र उत्पन्न गर्नुहोस्, जस्तै VGS बिस्तारै बढ्छ, गेटको सकारात्मक भोल्टेज द्वारा आकर्षित हुन्छ। यस क्यापेसिटर (क्यापेसिटर) को अर्को छेउमा ठूलो संख्यामा इलेक्ट्रोनहरू जम्मा हुन्छन् र नालीबाट स्रोतसम्म N-प्रकारको प्रवाहकीय च्यानल सिर्जना गर्दछ। जब VGS ट्युबको टर्न-अन भोल्टेज VT (सामान्यतया लगभग 2V) भन्दा बढ्छ, N-च्यानल ट्यूबले भर्खरै चलाउन थाल्छ, ड्रेन वर्तमान ID उत्पन्न गर्दछ। जब च्यानलले पहिलो पटक टर्न-अन भोल्टेज उत्पन्न गर्न थाल्छ तब हामी गेट-स्रोत भोल्टेजलाई कल गर्छौं। सामान्यतया VT को रूपमा व्यक्त।

गेट भोल्टेज VGS को आकार नियन्त्रण गर्नाले विद्युतीय क्षेत्रको शक्ति वा कमजोरी परिवर्तन गर्दछ, र ड्रेन वर्तमान ID को आकार नियन्त्रण गर्ने प्रभाव प्राप्त गर्न सकिन्छ। यो MOSFET को एक महत्त्वपूर्ण विशेषता हो जसले विद्युतीय क्षेत्रहरू प्रयोग गर्दछ वर्तमान नियन्त्रण गर्न, त्यसैले तिनीहरूलाई फिल्ड प्रभाव ट्रान्जिस्टर पनि भनिन्छ।

MOSFET आन्तरिक संरचना

कम अशुद्धता एकाग्रता भएको P-प्रकारको सिलिकन सब्सट्रेटमा, उच्च अशुद्धता एकाग्रता भएका दुई N+ क्षेत्रहरू बनाइन्छ, र दुईवटा इलेक्ट्रोडहरू क्रमशः ड्रेन d र स्रोतको रूपमा काम गर्न धातुको आल्मुनियमबाट निकालिन्छन्। त्यसपछि अर्धचालक सतह अत्यन्त पातलो सिलिकन डाइअक्साइड (SiO2) इन्सुलेट तहले ढाकिएको छ, र गेट g को रूपमा सेवा गर्न नाली र स्रोत बीचको इन्सुलेट तहमा एल्युमिनियम इलेक्ट्रोड स्थापना गरिएको छ। एक इलेक्ट्रोड बी पनि सब्सट्रेट मा बाहिर कोरिएको छ, एक N-च्यानल वृद्धि-मोड MOSFET गठन। P- च्यानल संवर्द्धन-प्रकार MOSFETs को आन्तरिक गठनको लागि पनि यही सत्य हो।

N- च्यानल MOSFET र P- च्यानल MOSFET सर्किट प्रतीकहरू

माथिको चित्रले MOSFET को सर्किट प्रतीक देखाउँछ। चित्रमा, D नाली हो, S स्रोत हो, G गेट हो, र बीचको तीरले सब्सट्रेटलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ। यदि तीरले भित्रतिर देखाउँछ भने, यसले N-च्यानल MOSFET लाई संकेत गर्छ, र यदि तीरले बाहिरी संकेत गर्छ भने, यसले P- च्यानल MOSFET लाई सङ्केत गर्छ।

दोहोरो N-च्यानल MOSFET, दोहोरो P- च्यानल MOSFET र N+ P- च्यानल MOSFET सर्किट प्रतीकहरू

वास्तवमा, MOSFET निर्माण प्रक्रियाको बखत, कारखाना छोड्नु अघि सब्सट्रेट स्रोतसँग जोडिएको छ। तसर्थ, प्रतीकविज्ञान नियमहरूमा, सब्सट्रेटलाई प्रतिनिधित्व गर्ने तीर प्रतीक पनि नाली र स्रोतलाई छुट्याउन स्रोतसँग जोडिएको हुनुपर्छ। MOSFET द्वारा प्रयोग गरिएको भोल्टेजको ध्रुवता हाम्रो परम्परागत ट्रान्जिस्टर जस्तै छ। N- च्यानल NPN ट्रान्जिस्टर जस्तै छ। ड्रेन D सकारात्मक इलेक्ट्रोडसँग जोडिएको छ र स्रोत S नकारात्मक इलेक्ट्रोडसँग जोडिएको छ। जब गेट G मा सकारात्मक भोल्टेज हुन्छ, एक प्रवाहकीय च्यानल बनाइन्छ र N-च्यानल MOSFET ले काम गर्न थाल्छ। त्यस्तै, P- च्यानल PNP ट्रान्जिस्टर जस्तै छ। ड्रेन D नकारात्मक इलेक्ट्रोडसँग जोडिएको छ, स्रोत S सकारात्मक इलेक्ट्रोडसँग जोडिएको छ, र जब गेट G मा नकारात्मक भोल्टेज हुन्छ, एक प्रवाहकीय च्यानल बनाइन्छ र P- च्यानल MOSFET ले काम गर्न थाल्छ।

MOSFET स्विच हानि सिद्धान्त

चाहे यो NMOS होस् वा PMOS, त्यहाँ एक प्रवाहक आन्तरिक प्रतिरोध उत्पन्न हुन्छ जब यो सक्रिय हुन्छ, ताकि वर्तमानले यस आन्तरिक प्रतिरोधमा ऊर्जा खपत गर्नेछ। खपत भएको ऊर्जाको यो भागलाई कन्डक्शन खपत भनिन्छ। सानो प्रवाहक आन्तरिक प्रतिरोधको साथ MOSFET चयन गर्नाले प्रभावकारी रूपमा प्रवाह खपत कम गर्नेछ। कम-शक्ति MOSFET को वर्तमान आन्तरिक प्रतिरोध सामान्यतया दशौं मिलिहोमको वरिपरि छ, र त्यहाँ धेरै मिलिओमहरू पनि छन्।

जब MOS सक्रिय हुन्छ र समाप्त हुन्छ, यो एकै क्षणमा महसुस हुनु हुँदैन। MOS को दुवै छेउमा भोल्टेज एक प्रभावकारी कमी हुनेछ, र यस मार्फत प्रवाह वर्तमान वृद्धि हुनेछ। यस अवधिमा, MOSFET को हानि भोल्टेज र वर्तमान को उत्पादन हो, जुन स्विचन घाटा हो। सामान्यतया, स्विचिङ घाटा प्रवाहक हानि भन्दा धेरै ठूलो छ, र छिटो स्विच आवृत्ति, ठूलो हानि।

प्रवाहको क्षणमा भोल्टेज र वर्तमानको उत्पादन धेरै ठूलो छ, परिणामस्वरूप धेरै ठूलो घाटा हुन्छ। स्विचिङ घाटा दुई तरिकामा कम गर्न सकिन्छ। एउटा भनेको स्विचिङ समय घटाउनु हो, जसले प्रभावकारी रूपमा प्रत्येक टर्न-अनको समयमा घाटा कम गर्न सक्छ; अर्को भनेको स्विचिङ फ्रिक्वेन्सी घटाउनु हो, जसले प्रति एकाइ समय स्विचको संख्या घटाउन सक्छ।

माथि MOSFET को कार्य सिद्धान्त रेखाचित्र र MOSFET को आन्तरिक संरचना को विश्लेषण को एक विस्तृत व्याख्या हो। MOSFET को बारेमा थप जान्नको लागि, MOSFET प्राविधिक सहयोग प्रदान गर्न OLUKEY लाई परामर्श गर्न स्वागत छ!