MOSFET-ൻ്റെ അടിസ്ഥാന ധാരണ

MOSFET, മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് അർദ്ധചാലക ഫീൽഡ് ഇഫക്റ്റ് ട്രാൻസിസ്റ്റർ എന്നതിൻ്റെ ചുരുക്കെഴുത്ത്, വൈദ്യുത പ്രവാഹം നിയന്ത്രിക്കുന്നതിന് വൈദ്യുത ഫീൽഡ് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു മൂന്ന് ടെർമിനൽ അർദ്ധചാലക ഉപകരണമാണ്. MOSFET-ൻ്റെ അടിസ്ഥാന അവലോകനം ചുവടെ:

 

1. നിർവചനവും വർഗ്ഗീകരണവും

 

- നിർവ്വചനം: ഗേറ്റ് വോൾട്ടേജ് മാറ്റുന്നതിലൂടെ ഡ്രെയിനിനും ഉറവിടത്തിനും ഇടയിലുള്ള ചാലക ചാനലിനെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഒരു അർദ്ധചാലക ഉപകരണമാണ് MOSFET. ഗേറ്റ് ഉറവിടത്തിൽ നിന്ന് ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ഇൻസുലേറ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഒരു പാളി (സാധാരണയായി സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡ്) ഉപയോഗിച്ച് ഒഴുകുകയും ചെയ്യുന്നു, അതിനാലാണ് ഇത് ഇൻസുലേറ്റഡ് ഗേറ്റ് ഫീൽഡ്-ഇഫക്റ്റ് ട്രാൻസിസ്റ്റർ എന്നും അറിയപ്പെടുന്നത്.

- വർഗ്ഗീകരണം: ചാലക ചാനലിൻ്റെ തരത്തെയും ഗേറ്റ് വോൾട്ടേജിൻ്റെ ഫലത്തെയും അടിസ്ഥാനമാക്കി MOSFET കൾ തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു:

- എൻ-ചാനലും പി-ചാനലും MOSFET-കൾ: ചാലക ചാനലിൻ്റെ തരം അനുസരിച്ച്.

- എൻഹാൻസ്‌മെൻ്റ്-മോഡും ഡിപ്ലിഷൻ-മോഡും MOSFET-കൾ: ചാലക ചാനലിലെ ഗേറ്റ് വോൾട്ടേജിൻ്റെ സ്വാധീനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി. അതിനാൽ, MOSFET-കളെ നാല് തരങ്ങളായി തരംതിരിച്ചിരിക്കുന്നു: N-ചാനൽ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ-മോഡ്, N-ചാനൽ ശോഷണ-മോഡ്, P-ചാനൽ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ-മോഡ്, P-ചാനൽ ഡിപ്ലിഷൻ-മോഡ്.

 

2. ഘടനയും പ്രവർത്തന തത്വവും

 

- ഘടന: ഒരു MOSFET മൂന്ന് അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു: ഗേറ്റ് (G), ഡ്രെയിൻ (D), ഉറവിടം (S). നേരിയ തോതിൽ ഡോപ്പ് ചെയ്‌ത അർദ്ധചാലക സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ, അർദ്ധചാലക സംസ്‌കരണ സാങ്കേതിക വിദ്യകളിലൂടെ ഉയർന്ന ഡോപ്പ് ചെയ്‌ത ഉറവിടവും ഡ്രെയിൻ പ്രദേശങ്ങളും സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രദേശങ്ങൾ ഒരു ഇൻസുലേറ്റിംഗ് പാളിയാൽ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു, അത് ഗേറ്റ് ഇലക്ട്രോഡാൽ മുകളിലാണ്.

 

- പ്രവർത്തന തത്വം: N-ചാനൽ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ മോഡ് MOSFET ഉദാഹരണമായി എടുക്കുക, ഗേറ്റ് വോൾട്ടേജ് പൂജ്യമാകുമ്പോൾ, ഡ്രെയിനിനും ഉറവിടത്തിനും ഇടയിൽ ഒരു ചാലക ചാനൽ ഇല്ല, അതിനാൽ കറൻ്റ് ഒഴുകാൻ കഴിയില്ല. ഗേറ്റ് വോൾട്ടേജ് ഒരു നിശ്ചിത പരിധിയിലേക്ക് വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ ("ടേൺ-ഓൺ വോൾട്ടേജ്" അല്ലെങ്കിൽ "ത്രെഷോൾഡ് വോൾട്ടേജ്" എന്ന് വിളിക്കുന്നു), ഗേറ്റിന് കീഴിലുള്ള ഇൻസുലേറ്റിംഗ് പാളി അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ ആകർഷിക്കുകയും ഒരു വിപരീത പാളി (N- ടൈപ്പ് നേർത്ത പാളി) ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. , ഒരു ചാലക ചാനൽ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഇത് ഡ്രെയിനിനും ഉറവിടത്തിനും ഇടയിൽ കറൻ്റ് ഒഴുകാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഈ ചാലക ചാനലിൻ്റെ വീതിയും അതിനാൽ ഡ്രെയിൻ കറൻ്റും ഗേറ്റ് വോൾട്ടേജിൻ്റെ വ്യാപ്തി അനുസരിച്ചാണ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.

 

3. പ്രധാന സവിശേഷതകൾ

 

- ഉയർന്ന ഇൻപുട്ട് ഇംപെഡൻസ്: ഗേറ്റ് ഉറവിടത്തിൽ നിന്ന് ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്‌ത് ഇൻസുലേറ്റിംഗ് ലെയർ ഉപയോഗിച്ച് കളയുന്നതിനാൽ, ഒരു മോസ്‌ഫെറ്റിൻ്റെ ഇൻപുട്ട് ഇംപെഡൻസ് വളരെ ഉയർന്നതാണ്, ഇത് ഉയർന്ന ഇംപെഡൻസ് സർക്യൂട്ടുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

- കുറഞ്ഞ ശബ്‌ദം: പ്രവർത്തന സമയത്ത് MOSFET-കൾ താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ശബ്‌ദം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു, ഇത് കർശനമായ ശബ്‌ദ ആവശ്യകതകളുള്ള സർക്യൂട്ടുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

- നല്ല താപ സ്ഥിരത: MOSFET-കൾക്ക് മികച്ച താപ സ്ഥിരതയുണ്ട്, കൂടാതെ വിശാലമായ താപനിലയിൽ ഫലപ്രദമായി പ്രവർത്തിക്കാനും കഴിയും.

- കുറഞ്ഞ പവർ ഉപഭോഗം: MOSFET-കൾ ഓൺ, ഓഫ് സ്റ്റേറ്റുകളിൽ വളരെ കുറച്ച് വൈദ്യുതി മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ, ഇത് ലോ-പവർ സർക്യൂട്ടുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

- ഉയർന്ന സ്വിച്ചിംഗ് സ്പീഡ്: വോൾട്ടേജ് നിയന്ത്രിത ഉപകരണങ്ങൾ ആയതിനാൽ, MOSFET-കൾ അതിവേഗ സ്വിച്ചിംഗ് വേഗത വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സർക്യൂട്ടുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

 

4. ആപ്ലിക്കേഷൻ ഏരിയകൾ

 

വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകളിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ, പവർ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ഉപകരണങ്ങൾ, കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ എന്നിവയിൽ മോസ്ഫെറ്റുകൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സർക്യൂട്ടുകൾ, സ്വിച്ചിംഗ് സർക്യൂട്ടുകൾ, വോൾട്ടേജ് റെഗുലേഷൻ സർക്യൂട്ടുകൾ എന്നിവയിലും മറ്റും അവ അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, സിഗ്നൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ, സ്വിച്ചിംഗ് കൺട്രോൾ, വോൾട്ടേജ് സ്റ്റെബിലൈസേഷൻ തുടങ്ങിയ പ്രവർത്തനങ്ങൾ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു.

 

ചുരുക്കത്തിൽ, തനതായ ഘടനയും മികച്ച പ്രകടന സവിശേഷതകളും ഉള്ള ഒരു അത്യാവശ്യ അർദ്ധചാലക ഉപകരണമാണ് MOSFET. പല മേഖലകളിലുമുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകളിൽ ഇത് നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.