MOSFETs ක්‍රියා කරන ආකාරය

MOSFET හි ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය ප්‍රධාන වශයෙන් එහි අද්විතීය ව්‍යුහාත්මක ගුණාංග සහ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර බලපෑම් මත පදනම් වේ. පහත දැක්වෙන්නේ MOSFET ක්‍රියා කරන ආකාරය පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක පැහැදිලි කිරීමකි.

 

I. MOSFET හි මූලික ව්‍යුහය

MOSFET ප්‍රධාන වශයෙන් ගේට්ටුවකින් (G), ප්‍රභවයකින් (S), කාණුවකින් (D) සහ උපස්ථරයකින් (B, සමහර විට පර්යන්ත තුනේ උපාංගයක් සෑදීමට ප්‍රභවයට සම්බන්ධ වේ) සමන්විත වේ. N-channel වැඩිදියුණු කිරීමේ MOSFET වල, උපස්ථරය සාමාන්‍යයෙන් අඩු මාත්‍රාවක් ඇති P-වර්ගයේ සිලිකන් ද්‍රව්‍යයක් වන අතර, පිළිවෙලින් ප්‍රභවය සහ ජලාපවහනය ලෙස ක්‍රියා කිරීම සඳහා ඉහළ මාත්‍රණයක් ඇති N-වර්ගයේ කලාප දෙකක් සකස් කර ඇත. P-වර්ගයේ උපස්ථරයේ මතුපිට පරිවාරක තට්ටුවක් ලෙස ඉතා තුනී ඔක්සයිඩ් පටලයකින් (සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ්) ආවරණය කර ඇති අතර, ගේට්ටුව ලෙස ඉලෙක්ට්රෝඩයක් ඇඳ ඇත. මෙම ව්‍යුහය P-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක උපස්ථරය, ජලාපවහනය සහ ප්‍රභවයෙන් ගේට්ටුව පරිවරණය කරයි, එබැවින් පරිවරණය කරන ලද-ගේට් ක්ෂේත්‍ර ආචරණ නලයක් ලෙසද හැඳින්වේ.

II. මෙහෙයුම් මූලධර්මය

MOSFETs ක්‍රියාත්මක වන්නේ කාණු ධාරාව (ID) පාලනය කිරීම සඳහා ද්වාර ප්‍රභව වෝල්ටීයතාවය (VGS) භාවිතා කිරීමෙනි. විශේෂිතව, ව්‍යවහාරික ධන ද්වාර ප්‍රභව වෝල්ටීයතාවය, VGS, ශුන්‍යයට වඩා වැඩි වූ විට, ඉහළ ධන සහ පහළ සෘණ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ගේට්ටුවට පහළින් ඇති ඔක්සයිඩ් ස්ථරයේ දිස්වනු ඇත. මෙම විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය P-කලාපයේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන ආකර්ෂණය කරන අතර, P-කලාපයේ සිදුරු විකර්ෂණය කරන අතරම, ඔක්සයිඩ් ස්ථරයට පහළින් ඒවා එකතු වේ. VGS වැඩි වන විට, විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ශක්තිය වැඩි වන අතර ආකර්ශනීය නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සාන්ද්‍රණය වැඩි වේ. VGS නිශ්චිත සීමාව වෝල්ටීයතාවයකට (VT) ළඟා වූ විට, කලාපය තුළ එකතු වන නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සාන්ද්‍රණය නව N-වර්ග කලාපයක් (N-නාලිකාව) සෑදීමට තරම් විශාල වන අතර එය කාණු සහ මූලාශ්‍රය සම්බන්ධ කරන පාලමක් ලෙස ක්‍රියා කරයි. මෙම අවස්ථාවේදී, කාණු සහ මූලාශ්රය අතර යම් ධාවන වෝල්ටීයතාවයක් (VDS) පවතී නම්, කාණු වත්මන් හැඳුනුම්පත ගලා යාමට පටන් ගනී.

III. සන්නායක නාලිකාව ගොඩනැගීම සහ වෙනස් කිරීම

සන්නායක නාලිකාව ගොඩනැගීම MOSFET හි ක්‍රියාකාරිත්වය සඳහා යතුරයි. VT ට වඩා VGS වැඩි වූ විට, සන්නායක නාලිකාව පිහිටුවා ඇති අතර, VGS සහ VDS යන දෙකින්ම කාණු ධාරා ID බලපායි. සන්නායක නාලිකාව ස්ථාපිත කර නොමැති නම් (එනම්, VGS VT ට වඩා අඩු) නම්, VDS පැවතුනද, කාණු වත්මන් ID නොපෙන්වන බව සැලකිල්ලට ගැනීම වැදගත්ය.

IV. MOSFET වල ලක්ෂණ

ඉහළ ආදාන සම්බාධනය:MOSFET හි ආදාන සම්බාධනය ඉතා ඉහළයි, අනන්තයට ආසන්නයි, මන්දයත් ගේට්ටුව සහ ප්‍රභව-කාණු කලාපය අතර පරිවාරක තට්ටුවක් ඇති අතර දුර්වල ගේට්ටු ධාරාවක් පමණක් පවතින බැවිනි.

අඩු ප්රතිදාන සම්බාධනය:MOSFETs යනු ආදාන වෝල්ටීයතාවය සමඟ ප්‍රභව-කාණු ධාරාව වෙනස් විය හැකි වෝල්ටීයතා පාලිත උපාංග වේ, එබැවින් ඒවායේ ප්‍රතිදාන සම්බාධනය කුඩා වේ.

නිරන්තර ප්රවාහය:සන්තෘප්ත කලාපයේ ක්රියාත්මක වන විට, MOSFET හි ධාරාව ප්රභවය-කාණු වෝල්ටීයතාවයේ වෙනස්කම් මගින් ප්රායෝගිකව බලපාන්නේ නැත, විශිෂ්ට නියත ධාරාවක් සපයයි.

 

හොඳ උෂ්ණත්ව ස්ථායිතාව:MOSFETs -55°C සිට +150°C පමණ දක්වා පුළුල් මෙහෙයුම් උෂ්ණත්ව පරාසයක් ඇත.

V. යෙදුම් සහ වර්ගීකරණය

MOSFETs ඩිජිටල් පරිපථ, ඇනලොග් පරිපථ, බල පරිපථ සහ වෙනත් ක්ෂේත්‍රවල බහුලව භාවිතා වේ. මෙහෙයුම් වර්ගය අනුව, MOSFETs වැඩිදියුණු කිරීම් සහ ක්ෂයවීම් වර්ග වලට වර්ග කළ හැක; සන්නායක නාලිකාවේ වර්ගය අනුව ඒවා N-channel සහ P-channel ලෙස වර්ග කළ හැක. මෙම විවිධ වර්ගයේ MOSFETs විවිධ යෙදුම් අවස්ථා වලදී ඔවුන්ගේම වාසි ඇත.

සාරාංශයක් ලෙස, MOSFET හි ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය වන්නේ ද්වාර ප්‍රභව වෝල්ටීයතාවය හරහා සන්නායක නාලිකාව සෑදීම සහ වෙනස් කිරීම පාලනය කිරීමයි, එමඟින් කාණු ධාරාවේ ප්‍රවාහය පාලනය කරයි. එහි ඉහළ ආදාන සම්බාධනය, අඩු ප්රතිදාන සම්බාධනය, නියත ධාරාව සහ උෂ්ණත්ව ස්ථායීතාවය MOSFETs ඉලෙක්ට්රොනික පරිපථවල වැදගත් අංගයක් බවට පත් කරයි.