MOSFET යනු අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ වඩාත්ම මූලික සංරචකයකි. ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිපථ වලදී, MOSFET සාමාන්යයෙන් බල ඇම්ප්ලිෆයර් පරිපථවල හෝ මාරු කිරීමේ බල සැපයුම් පරිපථවල භාවිතා වන අතර එය බහුලව භාවිතා වේ. පහත,ඔලුකීMOSFET හි ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක පැහැදිලි කිරීමක් සහ MOSFET හි අභ්යන්තර ව්යුහය විශ්ලේෂණය කරනු ඇත.
කුමක්දMOSFET
MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor (MOSFET). එය ඇනලොග් පරිපථ සහ ඩිජිටල් පරිපථවල බහුලව භාවිතා කළ හැකි ක්ෂේත්‍ර ආචරණ ට්‍රාන්සිස්ටරයකි. එහි "නාලිකාවේ" (වැඩ කරන වාහකයේ) ධ්‍රැවීයතා වෙනස අනුව, එය වර්ග දෙකකට බෙදිය හැකිය: "N-type" සහ "P-type", බොහෝ විට NMOS සහ PMOS ලෙස හැඳින්වේ.
MOSFET වැඩ කිරීමේ මූලධර්මය
MOSFET වැඩ කරන ආකාරය අනුව වැඩිදියුණු කිරීමේ වර්ගය සහ ක්ෂය වීමේ වර්ගයට බෙදිය හැකිය. වැඩි දියුණු කිරීමේ වර්ගය යනු පක්ෂග්‍රාහී වෝල්ටීයතාවයක් යොදන්නේ නැති විට සහ අවාසියක් නොමැති විට MOSFET වෙත යductive නාලිකාව. කිසිදු පක්ෂග්‍රාහී වෝල්ටීයතාවයක් යොදන්නේ නැති විට ක්ෂය වීමේ වර්ගය MOSFET වෙත යොමු වේ. සන්නායක නාලිකාවක් දිස්වනු ඇත.
සැබෑ යෙදුම්වල, ඇත්තේ N-නාලිකා වැඩිදියුණු කිරීමේ වර්ගය සහ P-නාලිකා වැඩිදියුණු කිරීමේ ආකාරයේ MOSFET පමණි. NMOSFET වලට කුඩා රාජ්‍ය ප්රතිරෝධයක් ඇති අතර නිෂ්පාදනය කිරීමට පහසු බැවින්, සැබෑ යෙදුම්වල PMOS වලට වඩා NMOS බහුලව දක්නට ලැබේ.
වැඩිදියුණු කිරීමේ මාදිලිය MOSFET
වැඩිදියුණු කිරීමේ මාදිලියේ MOSFET හි කාණු D සහ මූලාශ්ර S අතර පිටුපස සිට පසුපසට PN හන්දි දෙකක් ඇත. ද්වාර-මූලාශ්ර වෝල්ටීයතාව VGS=0 විට, කාණු-මූලාශ්ර වෝල්ටීයතා VDS එකතු කළත්, ප්‍රතිලෝම-පක්ෂපාතී තත්වයක සෑම විටම PN හන්දියක් පවතින අතර, කාණු සහ ප්‍රභවය අතර සන්නායක නාලිකාවක් නොමැත (ධාරා ගලා නොයයි. ) එබැවින්, මෙම අවස්ථාවේදී කාණු ධාරාව ID=0.
මෙම අවස්ථාවේදී, ගේට්ටුව සහ මූලාශ්රය අතර ඉදිරි වෝල්ටීයතාවයක් එකතු කළහොත්. එනම්, VGS>0, එවිට P-වර්ගයේ සිලිකන් උපස්ථරය සමඟ පෙලගැසී ඇති ගේට්ටුව සහිත විද්යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ගේට් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය සහ සිලිකන් උපස්ථරය අතර SiO2 පරිවාරක තට්ටුවේ ජනනය වේ. ඔක්සයිඩ් ස්ථරය පරිවාරක වන නිසා, ගේට්ටුවට යොදන වෝල්ටීයතා VGS ධාරාව නිපදවිය නොහැක. ඔක්සයිඩ් ස්ථරයේ දෙපස ධාරිත්‍රකයක් ජනනය වන අතර VGS සමාන පරිපථය මෙම ධාරිත්‍රකය (ධාරිත්‍රකය) ආරෝපණය කරයි. ගේට්ටුවේ ධනාත්මක වෝල්ටීයතාවයෙන් ආකර්ෂණය වන VGS සෙමින් ඉහළ යන විට විද්යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ජනනය කරන්න. මෙම ධාරිත්‍රකයේ (ධාරිත්‍රකයේ) අනෙක් පැත්තේ ඉලෙක්ට්‍රෝන විශාල ප්‍රමාණයක් එකතු වී කාණුවේ සිට ප්‍රභවය දක්වා N වර්ගයේ සන්නායක නාලිකාවක් නිර්මාණය කරයි. VGS නාලයේ හැරවුම් වෝල්ටීයතා VT ඉක්මවන විට (සාමාන්යයෙන් 2V පමණ), N-නාලිකා නළය සිදු කිරීමට පටන් ගනී, කාණු ධාරා ID ජනනය කරයි. නාලිකාව මුලින්ම හැරවුම් වෝල්ටීයතාව උත්පාදනය කිරීමට පටන් ගන්නා විට අපි ද්වාර-මූලාශ්ර වෝල්ටීයතාවය ලෙස හඳුන්වමු. සාමාන්යයෙන් VT ලෙස ප්රකාශිත වේ.
ගේට්ටු වෝල්ටීයතා VGS ප්රමාණය පාලනය කිරීම විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ ශක්තිය හෝ දුර්වලතාවය වෙනස් කරයි, සහ කාණු වත්මන් ID ප්රමාණය පාලනය කිරීමේ බලපෑම ලබා ගත හැක. මෙය ද ධාරාව පාලනය කිරීම සඳහා විද්යුත් ක්ෂේත්‍ර භාවිතා කරන MOSFET වල වැදගත් ලක්ෂණයකි, එබැවින් ඒවා ක්ෂේත්‍ර ආචරණ ට්‍රාන්සිස්ටර ලෙසද හැඳින්වේ.
MOSFET අභ්යන්තර ව්යුහය
අඩු අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයක් සහිත P-වර්ගයේ සිලිකන් උපස්ථරයක් මත, ඉහළ අපිරිසිදු සාන්ද්‍රණයක් සහිත N+ කලාප දෙකක් සාදනු ලබන අතර, පිළිවෙලින් කාණු d සහ මූලාශ්රය ලෙස සේවය කිරීම සඳහා ලෝහ ඇලුමිනියම් වලින් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ දෙකක් ඇද ගනු ලැබේ. එවිට අර්ධ සන්නායක මතුපිට අතිශය තුනී සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් (SiO2) පරිවාරක තට්ටුවකින් ආවරණය කර ඇති අතර, ගේට්ටුව g ලෙස සේවය කිරීම සඳහා කාණු සහ මූලාශ්රය අතර පරිවාරක තට්ටුව මත ඇලුමිනියම් ඉලෙක්ට්රෝඩයක් ස්ථාපනය කර ඇත. B ඉලෙක්ට්රෝඩයක් උපස්ථරය මත ඇද ගන්නා අතර, N-channel වැඩිදියුණු කිරීමේ මාදිලිය MOSFET සාදයි. P-channel වැඩිදියුණු කිරීමේ ආකාරයේ MOSFET වල අභ්යන්තර ගොඩනැගීම සඳහාද එයම වේ.
N-channel MOSFET සහ P-channel MOSFET පරිපථ සංකේත
ඉහත පින්තූරයේ දැක්වෙන්නේ MOSFET හි පරිපථ සංකේතයයි. පින්තූරයේ, D යනු කාණු, S යනු මූලාශ්රය, G යනු ද්වාරය සහ මැද ඇති ඊතලය උපස්ථරය නියෝජනය කරයි. ඊතලය ඇතුළට යොමු කරන්නේ නම්, එය N-නාලිකාවක් MOSFET ද, ඊතලය පිටතට යොමු කරන්නේ නම්, එය P-channel MOSFET ද දක්වයි.
ද්විත්ව N-නාලිකාව MOSFET, ද්විත්ව P-නාලිකා MOSFET සහ N+P-නාලිකා MOSFET පරිපථ සංකේත
ඇත්ත වශයෙන්ම, MOSFET නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේදී, කර්මාන්තශාලාවෙන් පිටවීමට පෙර උපස්ථරය මූලාශ්රය වෙත සම්බන්ධ වේ. එබැවින්, සංකේත නීතිවල, කාණු සහ මූලාශ්රය වෙන්කර හඳුනා ගැනීම සඳහා උපස්ථරය නියෝජනය කරන ඊතල සංකේතය ද ප්‍රභවයට සම්බන්ධ කළ යුතුය. MOSFET භාවිතා කරන වෝල්ටීයතාවයේ ධ්‍රැවීයතාව අපගේ සම්ප්‍රදායික ට්‍රාන්සිස්ටරයට සමාන වේ. N-නාලිකාව NPN ට්‍රාන්සිස්ටරයකට සමාන වේ. කාණු D ධන ඉලෙක්ට්රෝඩයට සම්බන්ධ වන අතර S මූලාශ්රය සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයට සම්බන්ධ වේ. Gate Gate ධනාත්මක වෝල්ටීයතාවයක් ඇති විට, සන්නායක නාලිකාවක් සාදනු ලබන අතර N-channel MOSFET වැඩ කිරීමට පටන් ගනී. ඒ හා සමානව, P-නාලිකාව PNP ට්‍රාන්සිස්ටරයකට සමාන වේ. කාණු D සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයට සම්බන්ධ වන අතර, මූලාශ්රය S ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩයට සම්බන්ධ වන අතර, Gate G සෘණ වෝල්ටීයතාවයක් ඇති විට, සන්නායක නාලිකාවක් සාදනු ලබන අතර P-නාලිකාව MOSFET වැඩ කිරීමට පටන් ගනී.
MOSFET මාරු කිරීමේ පාඩු මූලධර්මය
එය NMOS හෝ PMOS වේවා, එය සක්‍රිය කිරීමෙන් පසු ජනනය වන සන්නායක අභ්යන්තර ප්රතිරෝධයක් ඇත, එවිට ධාරාව මෙම අභ්යන්තර ප්‍රතිරෝධය මත ශක්තිය පරිභෝජනය කරයි. පරිභෝජනය කරන ශක්තියේ මෙම කොටස සන්නායක පරිභෝජනය ලෙස හැඳින්වේ. කුඩා සන්නායක අභ්යන්තර ප්රතිරෝධයක් සහිත MOSFET තෝරාගැනීම සන්නායක පරිභෝජනය ඵලදායී ලෙස අඩු කරනු ඇත. අඩු බලැති MOSFET වල වත්මන් අභ්යන්තර ප්‍රතිරෝධය සාමාන්යයෙන් මිලියන දස දහස් ගණනක් වන අතර මිලිඕම් කිහිපයක් ද ඇත.
MOS ක්‍රියාත්මක කර අවසන් කළ විට, එය ක්ෂණයකින් සාක්ෂාත් කර නොගත යුතුය. MOS දෙපස වෝල්ටීයතාවයේ ඵලදායී අඩුවීමක් ඇති අතර, එය හරහා ගලා යන ධාරාව වැඩි වීමක් ඇත. මෙම කාල පරිච්ෙඡ්දය තුළ, MOSFET හි අලාභය වෝල්ටීයතාවයේ සහ ධාරාවෙහි නිෂ්පාදනය වන අතර එය මාරු කිරීමේ පාඩුව වේ. සාමාන්යයෙන් කථා කරන විට, මාරු කිරීමේ පාඩු සන්නායක පාඩු වලට වඩා විශාල වන අතර මාරුවීමේ සංඛ්‍යාතය වේගවත් වන තරමට පාඩු වැඩි වේ.
සන්නායක මොහොතේ වෝල්ටීයතාවයේ සහ ධාරාවෙහි නිෂ්පාදිතය ඉතා විශාල වන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන් ඉතා විශාල පාඩු සිදු වේ. මාරු කිරීමේ පාඩු ක්රම දෙකකින් අඩු කළ හැකිය. එකක් නම්, මාරුවීමේ කාලය අඩු කිරීම, එක් එක් හැරීමේදී සිදුවන පාඩුව ඵලදායී ලෙස අඩු කළ හැකිය; අනෙක් එක ඒකක කාලයකට ස්විච ගණන අඩු කළ හැකි ස්විචින් සංඛ්‍යාතය අඩු කිරීමයි.
ඉහත දැක්වෙන්නේ MOSFET හි ක්‍රියාකාරී මූලධර්ම රූප සටහන සහ MOSFET හි අභ්යන්තර ව්යුහය විශ්ලේෂණය කිරීම පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක පැහැදිලි කිරීමකි. MOSFET ගැන වැඩිදුර දැන ගැනීමට, ඔබට MOSFET තාක්ෂණික සහාය ලබා දීමට OLUKEY වෙත සාදරයෙන් පිළිගනිමු!
පසු කාලය: දෙසැම්බර්-16-2023
