MOSFETల వోల్టేజ్ ఎందుకు నియంత్రించబడుతుంది?

MOSFET లను (మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు) వోల్టేజ్ నియంత్రిత పరికరాలు అంటారు, ఎందుకంటే వాటి ఆపరేషన్ సూత్రం ప్రధానంగా డ్రెయిన్ కరెంట్ (ఐడి) పై గేట్ వోల్టేజ్ (Vgs) నియంత్రణపై ఆధారపడి ఉంటుంది, దానిని నియంత్రించడానికి కరెంట్‌పై ఆధారపడకుండా, బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల విషయంలో (BJTలు వంటివి). వోల్టేజ్ నియంత్రిత పరికరం వలె MOSFET యొక్క వివరణాత్మక వివరణ క్రింది విధంగా ఉంది:

పని సూత్రం

గేట్ వోల్టేజ్ నియంత్రణ:MOSFET యొక్క గుండె దాని గేట్, సోర్స్ మరియు డ్రెయిన్ మధ్య నిర్మాణంలో ఉంటుంది మరియు గేట్ క్రింద ఒక ఇన్సులేటింగ్ లేయర్ (సాధారణంగా సిలికాన్ డయాక్సైడ్) ఉంటుంది. గేట్‌కు వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, ఇన్సులేటింగ్ పొర క్రింద ఒక విద్యుత్ క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది మరియు ఈ క్షేత్రం మూలం మరియు కాలువ మధ్య ప్రాంతం యొక్క వాహకతను మారుస్తుంది.

వాహక ఛానల్ నిర్మాణం:N-ఛానల్ MOSFETల కోసం, గేట్ వోల్టేజ్ Vgs తగినంత ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు (థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ Vt అని పిలువబడే నిర్దిష్ట విలువ కంటే ఎక్కువ), గేట్ క్రింద ఉన్న P-రకం సబ్‌స్ట్రేట్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌లు ఇన్సులేటింగ్ పొర యొక్క దిగువ వైపుకు ఆకర్షితులవుతాయి, N-ని ఏర్పరుస్తాయి. మూలం మరియు కాలువ మధ్య వాహకతను అనుమతించే వాహక ఛానెల్‌ని టైప్ చేయండి. దీనికి విరుద్ధంగా, Vt కంటే Vgs తక్కువగా ఉంటే, వాహక ఛానెల్ ఏర్పడదు మరియు MOSFET కటాఫ్‌లో ఉంటుంది.

డ్రెయిన్ కరెంట్ నియంత్రణ:డ్రెయిన్ కరెంట్ Id పరిమాణం ప్రధానంగా గేట్ వోల్టేజ్ Vgs ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. అధిక Vgs, విస్తృత వాహక ఛానల్ ఏర్పడుతుంది మరియు డ్రెయిన్ కరెంట్ Id పెద్దది. ఈ సంబంధం MOSFET వోల్టేజ్ నియంత్రిత కరెంట్ పరికరం వలె పని చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

పియెజో క్యారెక్టరైజేషన్ ప్రయోజనాలు

అధిక ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్:ఇన్సులేటింగ్ లేయర్ ద్వారా గేట్ మరియు సోర్స్-డ్రెయిన్ ప్రాంతం యొక్క ఐసోలేషన్ కారణంగా MOSFET యొక్క ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు గేట్ కరెంట్ దాదాపు సున్నాగా ఉంటుంది, ఇది అధిక ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ అవసరమయ్యే సర్క్యూట్‌లలో ఉపయోగపడుతుంది.

తక్కువ శబ్దం:MOSFETలు ఆపరేషన్ సమయంలో సాపేక్షంగా తక్కువ శబ్దాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఎక్కువగా వాటి ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ మరియు యూనిపోలార్ క్యారియర్ కండక్షన్ మెకానిజం కారణంగా.

వేగంగా మారే వేగం:MOSFETలు వోల్టేజ్-నియంత్రిత పరికరాలు కాబట్టి, వాటి మార్పిడి వేగం సాధారణంగా బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల కంటే వేగంగా ఉంటుంది, ఇవి మారే సమయంలో ఛార్జ్ నిల్వ మరియు విడుదల ప్రక్రియ ద్వారా వెళ్లాలి.

తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం:ఆన్ స్టేట్‌లో, MOSFET యొక్క డ్రెయిన్-సోర్స్ రెసిస్టెన్స్ (RDS(ఆన్)) సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. అలాగే, కటాఫ్ స్థితిలో, స్టాటిక్ పవర్ వినియోగం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే గేట్ కరెంట్ దాదాపు సున్నా.

సారాంశంలో, MOSFETలను వోల్టేజ్-నియంత్రిత పరికరాలు అని పిలుస్తారు, ఎందుకంటే వాటి నిర్వహణ సూత్రం గేట్ వోల్టేజ్ ద్వారా డ్రెయిన్ కరెంట్ నియంత్రణపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ వోల్టేజ్-నియంత్రిత లక్షణం MOSFET లను ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్‌లలో విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలకు హామీ ఇస్తుంది, ప్రత్యేకించి అధిక ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్, తక్కువ శబ్దం, వేగంగా మారే వేగం మరియు తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం అవసరం.