MOSFET இன் செயல்பாட்டுக் கொள்கை வரைபடத்தின் விரிவான விளக்கம் | FET

MOSFET செமிகண்டக்டர் துறையில் மிக அடிப்படையான கூறுகளில் ஒன்றாகும். எலக்ட்ரானிக் சர்க்யூட்களில், MOSFET பொதுவாக மின் பெருக்கி சுற்றுகள் அல்லது ஸ்விட்சிங் பவர் சப்ளை சர்க்யூட்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கீழே,ஓலுகேMOSFET இன் செயல்பாட்டுக் கொள்கையின் விரிவான விளக்கத்தை உங்களுக்கு வழங்கும் மற்றும் MOSFET இன் உள் கட்டமைப்பை பகுப்பாய்வு செய்யும்.

என்னMOSFET

MOSFET, மெட்டல் ஆக்சைடு செமிகண்டக்டர் தாக்கல் செய்யப்பட்ட விளைவு டிரான்சிஸ்டர் (MOSFET). இது ஒரு புல விளைவு டிரான்சிஸ்டர் ஆகும், இது அனலாக் சுற்றுகள் மற்றும் டிஜிட்டல் சுற்றுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதன் "சேனலின்" (வேலை செய்யும் கேரியர்) துருவமுனைப்பு வேறுபாட்டின் படி, அதை இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: "N-வகை" மற்றும் "P-வகை", அவை பெரும்பாலும் NMOS மற்றும் PMOS என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

MOSFET செயல்பாட்டுக் கொள்கை

MOSFET வேலை செய்யும் முறைக்கு ஏற்ப விரிவாக்க வகை மற்றும் குறைப்பு வகை என பிரிக்கலாம். எந்த ஒரு சார்பு மின்னழுத்தமும் பயன்படுத்தப்படாதபோது மற்றும் எந்த முரண்பாடும் இல்லாதபோது மேம்படுத்தல் வகை MOSFET ஐக் குறிக்கிறதுகுழாய் சேனல். சார்பு மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படாதபோது, குறைப்பு வகை MOSFET ஐக் குறிக்கிறது. ஒரு கடத்தும் சேனல் தோன்றும்.

உண்மையான பயன்பாடுகளில், N-சேனல் மேம்படுத்தல் வகை மற்றும் P-சேனல் மேம்படுத்தல் வகை MOSFETகள் மட்டுமே உள்ளன. NMOSFET கள் சிறிய மாநில எதிர்ப்பைக் கொண்டிருப்பதால், உற்பத்தி செய்வது எளிது, உண்மையான பயன்பாடுகளில் PMOS ஐ விட NMOS மிகவும் பொதுவானது.

மேம்படுத்தல் முறை MOSFET

வடிகால் D மற்றும் மேம்படுத்தல் முறை MOSFET இன் மூல S க்கு இடையே இரண்டு பின்-பின்-பின் PN சந்திப்புகள் உள்ளன. கேட்-சோர்ஸ் மின்னழுத்தம் VGS=0, வடிகால்-மூல மின்னழுத்தம் VDS சேர்க்கப்பட்டாலும், எப்போதும் ஒரு தலைகீழ்-சார்பு நிலையில் PN சந்திப்பு இருக்கும், மேலும் வடிகால் மற்றும் மூலத்திற்கு இடையே கடத்தும் சேனல் இல்லை (தற்போதைய ஓட்டம் இல்லை ) எனவே, இந்த நேரத்தில் வடிகால் மின்னோட்டம் ID=0.

இந்த நேரத்தில், ஒரு முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் நுழைவாயிலுக்கும் மூலத்திற்கும் இடையில் சேர்க்கப்பட்டால். அதாவது, VGS>0, பின்னர் P-வகை சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறுடன் சீரமைக்கப்பட்ட கேட் கொண்ட ஒரு மின்சார புலம் கேட் மின்முனைக்கும் சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறுக்கும் இடையே உள்ள SiO2 இன்சுலேட்டிங் லேயரில் உருவாக்கப்படும். ஆக்சைடு அடுக்கு இன்சுலேடிங் என்பதால், வாயிலில் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்த VGS மின்னோட்டத்தை உருவாக்க முடியாது. ஆக்சைடு அடுக்கின் இருபுறமும் ஒரு மின்தேக்கி உருவாக்கப்படுகிறது, மேலும் VGS சமமான சுற்று இந்த மின்தேக்கியை (மின்தேக்கி) சார்ஜ் செய்கிறது. வாயிலின் நேர்மறை மின்னழுத்தத்தால் ஈர்க்கப்படும் VGS மெதுவாக உயரும் போது ஒரு மின்சார புலத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த மின்தேக்கியின் (கேபாசிட்டர்) மறுபுறத்தில் ஏராளமான எலக்ட்ரான்கள் குவிந்து, வடிகால் முதல் மூலத்திற்கு N-வகை கடத்தும் சேனலை உருவாக்குகின்றன. குழாயின் டர்ன்-ஆன் வோல்டேஜ் VTயை VGS மீறும்போது (பொதுவாக சுமார் 2V), N-சேனல் குழாய் இயங்கத் தொடங்கி, வடிகால் மின்னோட்ட ஐடியை உருவாக்குகிறது. சேனல் முதலில் டர்ன்-ஆன் மின்னழுத்தத்தை உருவாக்கத் தொடங்கும் போது கேட்-சோர்ஸ் மின்னழுத்தம் என்று அழைக்கிறோம். பொதுவாக VT என வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

கேட் மின்னழுத்தத்தின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துவது VGS மின்சார புலத்தின் வலிமை அல்லது பலவீனத்தை மாற்றுகிறது, மேலும் வடிகால் தற்போதைய ஐடியின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துவதன் விளைவை அடைய முடியும். இது மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்த மின்சார புலங்களைப் பயன்படுத்தும் MOSFET களின் முக்கிய அம்சமாகும், எனவே அவை புல விளைவு டிரான்சிஸ்டர்கள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன.

MOSFET உள் அமைப்பு

குறைந்த தூய்மையற்ற செறிவு கொண்ட P-வகை சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறில், அதிக தூய்மையற்ற செறிவு கொண்ட இரண்டு N+ பகுதிகள் உருவாக்கப்படுகின்றன, மேலும் இரண்டு மின்முனைகள் உலோக அலுமினியத்திலிருந்து எடுக்கப்பட்டு முறையே வடிகால் d மற்றும் மூல s ஆக செயல்படும். பின்னர் குறைக்கடத்தி மேற்பரப்பு மிக மெல்லிய சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO2) இன்சுலேடிங் லேயரால் மூடப்பட்டிருக்கும், மேலும் ஒரு அலுமினிய மின்முனையானது வடிகால் மற்றும் மூலத்திற்கு இடையே உள்ள இன்சுலேடிங் லேயரில் கேட் ஜி ஆகச் செயல்படும். ஒரு மின்முனை B அடி மூலக்கூறில் வரையப்பட்டு, ஒரு N-சேனல் மேம்படுத்தல்-முறை MOSFET ஐ உருவாக்குகிறது. பி-சேனல் மேம்பாடு-வகை MOSFETகளின் உள் உருவாக்கத்திற்கும் இதுவே உண்மை.

N-channel MOSFET மற்றும் P-channel MOSFET சுற்று சின்னங்கள்

மேலே உள்ள படம் MOSFET இன் சுற்று சின்னத்தைக் காட்டுகிறது. படத்தில், D என்பது வடிகால், S என்பது ஆதாரம், G என்பது வாயில், மற்றும் நடுவில் உள்ள அம்பு அடி மூலக்கூறைக் குறிக்கிறது. அம்புக்குறி உள்நோக்கிச் சென்றால், அது N-சேனல் MOSFET ஐக் குறிக்கிறது, அம்புக்குறி வெளிப்புறமாகச் சுட்டிக்காட்டினால், அது P-channel MOSFET ஐக் குறிக்கிறது.

இரட்டை N-சேனல் MOSFET, இரட்டை P-சேனல் MOSFET மற்றும் N+P-சேனல் MOSFET சுற்று சின்னங்கள்

உண்மையில், MOSFET உற்பத்திச் செயல்பாட்டின் போது, அடி மூலக்கூறு தொழிற்சாலையை விட்டு வெளியேறும் முன் மூலத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, குறியீட்டு விதிகளில், வடிகால் மற்றும் மூலத்தை வேறுபடுத்துவதற்கு அடி மூலக்கூறைக் குறிக்கும் அம்புக்குறியும் மூலத்துடன் இணைக்கப்பட வேண்டும். MOSFET பயன்படுத்தும் மின்னழுத்தத்தின் துருவமுனைப்பு நமது பாரம்பரிய டிரான்சிஸ்டரைப் போன்றது. N-சேனல் ஒரு NPN டிரான்சிஸ்டரைப் போன்றது. வடிகால் D நேர்மறை மின்முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் மூல S எதிர்மறை மின்முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. கேட் G நேர்மறை மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டிருக்கும்போது, ஒரு கடத்தும் சேனல் உருவாகிறது மற்றும் N- சேனல் MOSFET வேலை செய்யத் தொடங்குகிறது. இதேபோல், பி-சேனல் PNP டிரான்சிஸ்டரைப் போன்றது. வடிகால் D எதிர்மறை மின்முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, மூல S நேர்மறை மின்முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் கேட் G எதிர்மறை மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டிருக்கும்போது, ஒரு கடத்தும் சேனல் உருவாகிறது மற்றும் P- சேனல் MOSFET வேலை செய்யத் தொடங்குகிறது.

MOSFET மாறுதல் இழப்பு கொள்கை

அது NMOS அல்லது PMOS ஆக இருந்தாலும், அது இயக்கப்பட்ட பிறகு ஒரு கடத்தல் உள் எதிர்ப்பு உருவாகிறது, இதனால் மின்னோட்டம் இந்த உள் எதிர்ப்பில் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும். நுகரப்படும் ஆற்றலின் இந்த பகுதி கடத்தல் நுகர்வு என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு சிறிய கடத்தல் உள் எதிர்ப்பைக் கொண்ட MOSFET ஐத் தேர்ந்தெடுப்பது கடத்தல் நுகர்வு திறம்பட குறைக்கும். குறைந்த சக்தி கொண்ட MOSFETகளின் தற்போதைய உள் எதிர்ப்பு பொதுவாக பத்து மில்லியோம்கள் ஆகும், மேலும் பல மில்லியோம்களும் உள்ளன.

MOS இயக்கப்பட்டு நிறுத்தப்படும் போது, அது ஒரு நொடியில் உணரப்படக்கூடாது. MOS இன் இருபுறமும் உள்ள மின்னழுத்தம் ஒரு பயனுள்ள குறைவைக் கொண்டிருக்கும், மேலும் அதன் வழியாக பாயும் மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும். இந்த காலகட்டத்தில், MOSFET இன் இழப்பு மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் தயாரிப்பு ஆகும், இது மாறுதல் இழப்பு ஆகும். பொதுவாக, மாறுதல் இழப்புகள் கடத்தல் இழப்புகளை விட மிகப் பெரியவை, மேலும் வேகமாக மாறுதல் அதிர்வெண், அதிக இழப்புகள்.

கடத்தும் தருணத்தில் மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் தயாரிப்பு மிகப் பெரியது, இதன் விளைவாக மிகப் பெரிய இழப்பு ஏற்படுகிறது. மாறுதல் இழப்புகளை இரண்டு வழிகளில் குறைக்கலாம். ஒன்று, மாறுதல் நேரத்தைக் குறைப்பது, இது ஒவ்வொரு திருப்பத்தின் போதும் இழப்பை திறம்பட குறைக்கும்; மற்றொன்று மாறுதல் அதிர்வெண்ணைக் குறைப்பது, இது ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு சுவிட்சுகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்கும்.

மேலே உள்ளவை MOSFET இன் செயல்பாட்டுக் கொள்கை வரைபடம் மற்றும் MOSFET இன் உள் கட்டமைப்பின் பகுப்பாய்வு பற்றிய விரிவான விளக்கமாகும். MOSFET பற்றி மேலும் அறிய, MOSFET தொழில்நுட்ப ஆதரவை உங்களுக்கு வழங்க OLUKEY ஐ அணுகுவதை வரவேற்கிறோம்!