MOSFET యొక్క పని సూత్రం రేఖాచిత్రం యొక్క వివరణాత్మక వివరణ | FET యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం యొక్క విశ్లేషణ

MOSFET సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో అత్యంత ప్రాథమిక భాగాలలో ఒకటి. ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్‌లలో, MOSFET సాధారణంగా పవర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్‌లలో లేదా స్విచ్చింగ్ పవర్ సప్లై సర్క్యూట్‌లలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. క్రింద,ఒలుకీMOSFET యొక్క పని సూత్రం గురించి మీకు వివరణాత్మక వివరణ ఇస్తుంది మరియు MOSFET యొక్క అంతర్గత నిర్మాణాన్ని విశ్లేషిస్తుంది.

ఏమిటిMOSFET

MOSFET, మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ ఫైల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ (MOSFET). ఇది అనలాగ్ సర్క్యూట్‌లు మరియు డిజిటల్ సర్క్యూట్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడే ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్. దాని "ఛానల్" (వర్కింగ్ క్యారియర్) యొక్క ధ్రువణత వ్యత్యాసం ప్రకారం, దీనిని రెండు రకాలుగా విభజించవచ్చు: "N-రకం" మరియు "P-రకం", వీటిని తరచుగా NMOS మరియు PMOS అని పిలుస్తారు.

MOSFET పని సూత్రం

MOSFET వర్కింగ్ మోడ్ ప్రకారం మెరుగుదల రకం మరియు క్షీణత రకంగా విభజించవచ్చు. బయాస్ వోల్టేజ్ వర్తించనప్పుడు మరియు కాన్ లేనప్పుడు మెరుగుదల రకం MOSFETని సూచిస్తుందిడక్టివ్ ఛానల్. బయాస్ వోల్టేజ్ వర్తించనప్పుడు క్షీణత రకం MOSFETని సూచిస్తుంది. ఒక వాహక ఛానెల్ కనిపిస్తుంది.

వాస్తవ అనువర్తనాల్లో, N-ఛానల్ మెరుగుదల రకం మరియు P-ఛానల్ మెరుగుదల రకం MOSFETలు మాత్రమే ఉన్నాయి. NMOSFET లు చిన్న ఆన్-స్టేట్ రెసిస్టెన్స్ కలిగి ఉంటాయి మరియు తయారీకి సులువుగా ఉంటాయి కాబట్టి, అసలు అప్లికేషన్‌లలో PMOS కంటే NMOS చాలా సాధారణం.

మెరుగుదల మోడ్ MOSFET

మెరుగుదల-మోడ్ MOSFET యొక్క డ్రెయిన్ D మరియు సోర్స్ S మధ్య రెండు బ్యాక్-టు-బ్యాక్ PN జంక్షన్‌లు ఉన్నాయి. గేట్-సోర్స్ వోల్టేజ్ VGS=0, డ్రెయిన్-సోర్స్ వోల్టేజ్ VDS జోడించబడినప్పటికీ, ఎల్లప్పుడూ రివర్స్-బయాస్డ్ స్టేట్‌లో PN జంక్షన్ ఉంటుంది మరియు డ్రెయిన్ మరియు సోర్స్ మధ్య వాహక ఛానెల్ ఉండదు (కరెంట్ ప్రవాహాలు లేవు ) కాబట్టి, ఈ సమయంలో డ్రెయిన్ కరెంట్ ID=0.

ఈ సమయంలో, గేట్ మరియు మూలం మధ్య ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ జోడించబడితే. అంటే, VGS>0, అప్పుడు గేట్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య ఉన్న SiO2 ఇన్సులేటింగ్ లేయర్‌లో P-రకం సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌తో సమలేఖనం చేయబడిన గేట్‌తో కూడిన విద్యుత్ క్షేత్రం ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఆక్సైడ్ పొర ఇన్సులేటింగ్ అయినందున, గేట్‌కు వర్తించే వోల్టేజ్ VGS కరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేయదు. ఆక్సైడ్ పొర యొక్క రెండు వైపులా ఒక కెపాసిటర్ ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు VGS సమానమైన సర్క్యూట్ ఈ కెపాసిటర్‌ను (కెపాసిటర్) ఛార్జ్ చేస్తుంది. మరియు గేట్ యొక్క సానుకూల వోల్టేజ్ ద్వారా ఆకర్షించబడిన VGS నెమ్మదిగా పెరుగుతుంది కాబట్టి విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయండి. ఈ కెపాసిటర్ (కెపాసిటర్) యొక్క ఇతర వైపున పెద్ద సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్లు పేరుకుపోతాయి మరియు కాలువ నుండి మూలానికి N-రకం వాహక ఛానెల్‌ని సృష్టిస్తాయి. VGS ట్యూబ్ యొక్క టర్న్-ఆన్ వోల్టేజ్ VTని మించిపోయినప్పుడు (సాధారణంగా సుమారు 2V), N-ఛానల్ ట్యూబ్ కేవలం నిర్వహించడం ప్రారంభించి, డ్రెయిన్ కరెంట్ IDని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఛానెల్ మొదట టర్న్-ఆన్ వోల్టేజ్‌ను రూపొందించడం ప్రారంభించినప్పుడు మేము గేట్-సోర్స్ వోల్టేజ్ అని పిలుస్తాము. సాధారణంగా VTగా వ్యక్తీకరించబడింది.

గేట్ వోల్టేజ్ VGS యొక్క పరిమాణాన్ని నియంత్రించడం విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క బలం లేదా బలహీనతను మారుస్తుంది మరియు డ్రెయిన్ కరెంట్ ID యొక్క పరిమాణాన్ని నియంత్రించే ప్రభావాన్ని సాధించవచ్చు. కరెంట్‌ని నియంత్రించడానికి ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్‌లను ఉపయోగించే MOSFETల యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణం ఇది, కాబట్టి వాటిని ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు అని కూడా అంటారు.

MOSFET అంతర్గత నిర్మాణం

తక్కువ అశుద్ధ సాంద్రత కలిగిన P-రకం సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై, అధిక అశుద్ధ సాంద్రత కలిగిన రెండు N+ ప్రాంతాలు తయారు చేయబడతాయి మరియు రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌లు వరుసగా డ్రెయిన్ d మరియు సోర్స్‌గా పనిచేయడానికి మెటల్ అల్యూమినియం నుండి బయటకు తీయబడతాయి. అప్పుడు సెమీకండక్టర్ ఉపరితలం చాలా సన్నని సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO2) ఇన్సులేటింగ్ పొరతో కప్పబడి ఉంటుంది మరియు గేట్ g వలె పనిచేయడానికి కాలువ మరియు మూలం మధ్య ఇన్సులేటింగ్ పొరపై అల్యూమినియం ఎలక్ట్రోడ్ వ్యవస్థాపించబడుతుంది. ఒక ఎలక్ట్రోడ్ B కూడా సబ్‌స్ట్రేట్‌పై బయటకు తీయబడుతుంది, ఇది N-ఛానల్ మెరుగుదల-మోడ్ MOSFETని ఏర్పరుస్తుంది. P-ఛానల్ మెరుగుదల-రకం MOSFETల అంతర్గత ఏర్పాటుకు కూడా ఇది వర్తిస్తుంది.

N-ఛానల్ MOSFET మరియు P-ఛానల్ MOSFET సర్క్యూట్ చిహ్నాలు

పై చిత్రం MOSFET యొక్క సర్క్యూట్ చిహ్నాన్ని చూపుతుంది. చిత్రంలో, D అనేది కాలువ, S అనేది మూలం, G అనేది గేట్ మరియు మధ్యలో ఉన్న బాణం ఉపరితలాన్ని సూచిస్తుంది. బాణం లోపలికి చూపితే, అది N-ఛానల్ MOSFETని సూచిస్తుంది మరియు బాణం బయటికి చూపితే, అది P-ఛానల్ MOSFETని సూచిస్తుంది.

డ్యూయల్ N-ఛానల్ MOSFET, డ్యూయల్ P-ఛానల్ MOSFET మరియు N+P-ఛానల్ MOSFET సర్క్యూట్ చిహ్నాలు

వాస్తవానికి, MOSFET తయారీ ప్రక్రియలో, ఫ్యాక్టరీని విడిచిపెట్టే ముందు సబ్‌స్ట్రేట్ మూలానికి కనెక్ట్ చేయబడింది. అందువల్ల, సింబాలజీ నియమాలలో, డ్రెయిన్ మరియు మూలాన్ని వేరు చేయడానికి సబ్‌స్ట్రేట్‌ను సూచించే బాణం గుర్తు కూడా మూలానికి కనెక్ట్ చేయబడాలి. MOSFET ఉపయోగించే వోల్టేజ్ యొక్క ధ్రువణత మన సాంప్రదాయ ట్రాన్సిస్టర్‌ను పోలి ఉంటుంది. N-ఛానల్ NPN ట్రాన్సిస్టర్‌ను పోలి ఉంటుంది. కాలువ D సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంది మరియు మూలం S ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. గేట్ G సానుకూల వోల్టేజీని కలిగి ఉన్నప్పుడు, ఒక వాహక ఛానల్ ఏర్పడుతుంది మరియు N-ఛానల్ MOSFET పని చేయడం ప్రారంభిస్తుంది. అదేవిధంగా, P-ఛానల్ PNP ట్రాన్సిస్టర్‌ను పోలి ఉంటుంది. కాలువ D ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంది, మూలం S సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది మరియు గేట్ G ప్రతికూల వోల్టేజ్‌ను కలిగి ఉన్నప్పుడు, ఒక వాహక ఛానెల్ ఏర్పడుతుంది మరియు P-ఛానల్ MOSFET పని చేయడం ప్రారంభిస్తుంది.

MOSFET మారే నష్ట సూత్రం

అది NMOS లేదా PMOS అయినా, అది ఆన్ చేయబడిన తర్వాత ఉత్పన్నమయ్యే ప్రసరణ అంతర్గత నిరోధం ఉంటుంది, తద్వారా కరెంట్ ఈ అంతర్గత నిరోధకతపై శక్తిని వినియోగిస్తుంది. వినియోగించే శక్తి యొక్క ఈ భాగాన్ని ప్రసరణ వినియోగం అంటారు. ఒక చిన్న ప్రసరణ అంతర్గత నిరోధంతో MOSFETని ఎంచుకోవడం వలన ప్రసరణ వినియోగాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది. తక్కువ-శక్తి MOSFETల యొక్క ప్రస్తుత అంతర్గత ప్రతిఘటన సాధారణంగా పదుల మిలియన్ల చుట్టూ ఉంటుంది మరియు అనేక మిల్లియోమ్‌లు కూడా ఉన్నాయి.

MOS ఆన్ చేయబడి, ముగించబడినప్పుడు, అది తక్షణమే గ్రహించబడదు. MOS యొక్క రెండు వైపులా ఉన్న వోల్టేజ్ ప్రభావవంతమైన తగ్గుదలని కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ పెరుగుదలను కలిగి ఉంటుంది. ఈ కాలంలో, MOSFET యొక్క నష్టం వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ యొక్క ఉత్పత్తి, ఇది మారే నష్టం. సాధారణంగా చెప్పాలంటే, మార్పిడి నష్టాలు ప్రసరణ నష్టాల కంటే చాలా పెద్దవి, మరియు వేగంగా మారే ఫ్రీక్వెన్సీ, ఎక్కువ నష్టాలు.

ప్రసరణ సమయంలో వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ యొక్క ఉత్పత్తి చాలా పెద్దది, ఫలితంగా చాలా పెద్ద నష్టాలు ఏర్పడతాయి. మారే నష్టాలను రెండు విధాలుగా తగ్గించుకోవచ్చు. ఒకటి మారే సమయాన్ని తగ్గించడం, ఇది ప్రతి మలుపు సమయంలో నష్టాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గించగలదు; మరొకటి స్విచింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని తగ్గించడం, ఇది యూనిట్ సమయానికి స్విచ్‌ల సంఖ్యను తగ్గిస్తుంది.

పైన పేర్కొన్నది MOSFET యొక్క పని సూత్రం రేఖాచిత్రం మరియు MOSFET యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం యొక్క విశ్లేషణ యొక్క వివరణాత్మక వివరణ. MOSFET గురించి మరింత తెలుసుకోవడానికి, మీకు MOSFET సాంకేతిక మద్దతును అందించడానికి OLUKEYని సంప్రదించడానికి స్వాగతం!