MOSFET-കൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു

MOSFET ൻ്റെ പ്രവർത്തന തത്വം പ്രധാനമായും അതിൻ്റെ തനതായ ഘടനാപരമായ ഗുണങ്ങളെയും വൈദ്യുത മണ്ഡല ഫലങ്ങളെയും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. MOSFET-കൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്നതിൻ്റെ വിശദമായ വിശദീകരണം ഇനിപ്പറയുന്നതാണ്:

 

I. MOSFET ൻ്റെ അടിസ്ഥാന ഘടന

ഒരു MOSFET പ്രധാനമായും ഒരു ഗേറ്റ് (G), ഒരു ഉറവിടം (S), ഒരു ഡ്രെയിൻ (D), ഒരു സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് (B, ചിലപ്പോൾ ഉറവിടവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച് മൂന്ന് ടെർമിനൽ ഉപകരണം ഉണ്ടാക്കുന്നു) എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. N-ചാനൽ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ MOSFET-കളിൽ, അടിവസ്ത്രം സാധാരണയായി ഒരു ലോ-ഡോപ്പഡ് പി-ടൈപ്പ് സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലാണ്, അതിൽ യഥാക്രമം സ്രോതസ്സായും ഡ്രെയിനായും വർത്തിക്കുന്നതിനായി രണ്ട് ഉയർന്ന ഡോപ്പ് ഉള്ള N-തരം പ്രദേശങ്ങൾ നിർമ്മിക്കപ്പെടുന്നു. പി-ടൈപ്പ് അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ ഉപരിതലം വളരെ നേർത്ത ഓക്സൈഡ് ഫിലിം (സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡ്) ഒരു ഇൻസുലേറ്റിംഗ് പാളിയായി മൂടിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഒരു ഇലക്ട്രോഡ് ഗേറ്റായി വരയ്ക്കുന്നു. ഈ ഘടന പി-ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലക സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്, ഡ്രെയിൻ, ഉറവിടം എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഗേറ്റിനെ ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ ഇതിനെ ഇൻസുലേറ്റഡ്-ഗേറ്റ് ഫീൽഡ് ഇഫക്റ്റ് ട്യൂബ് എന്നും വിളിക്കുന്നു.

II. പ്രവർത്തന തത്വം

ഡ്രെയിൻ കറൻ്റ് (ഐഡി) നിയന്ത്രിക്കാൻ ഗേറ്റ് സോഴ്സ് വോൾട്ടേജ് (വിജിഎസ്) ഉപയോഗിച്ചാണ് മോസ്ഫെറ്റുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. പ്രത്യേകിച്ചും, പ്രയോഗിച്ച പോസിറ്റീവ് ഗേറ്റ് സോഴ്‌സ് വോൾട്ടേജ്, VGS, പൂജ്യത്തേക്കാൾ വലുതായിരിക്കുമ്പോൾ, ഗേറ്റിന് താഴെയുള്ള ഓക്‌സൈഡ് പാളിയിൽ മുകളിലെ പോസിറ്റീവ്, ലോവർ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് ദൃശ്യമാകും. ഈ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പി-മേഖലയിലെ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളെ ആകർഷിക്കുന്നു, ഇത് ഓക്സൈഡ് പാളിക്ക് താഴെയായി അടിഞ്ഞുകൂടാൻ ഇടയാക്കുന്നു, അതേസമയം പി-മേഖലയിലെ ദ്വാരങ്ങളെ അകറ്റുന്നു. VGS വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൻ്റെ ശക്തി വർദ്ധിക്കുകയും ആകർഷിക്കപ്പെടുന്ന സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സാന്ദ്രത വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. VGS ഒരു നിശ്ചിത പരിധി വോൾട്ടേജിൽ (VT) എത്തുമ്പോൾ, പ്രദേശത്ത് ശേഖരിക്കപ്പെടുന്ന സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സാന്ദ്രത ഒരു പുതിയ N-തരം മേഖല (N-ചാനൽ) രൂപീകരിക്കാൻ പര്യാപ്തമാണ്, അത് ഡ്രെയിനിനെയും ഉറവിടത്തെയും ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ഒരു പാലം പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഈ സമയത്ത്, ഡ്രെയിനിനും ഉറവിടത്തിനും ഇടയിൽ ഒരു നിശ്ചിത ഡ്രൈവിംഗ് വോൾട്ടേജ് (VDS) നിലവിലുണ്ടെങ്കിൽ, ഡ്രെയിൻ കറൻ്റ് ഐഡി ഒഴുകാൻ തുടങ്ങുന്നു.

III. ചാനലിൻ്റെ രൂപീകരണവും മാറ്റവും

ചാലക ചാനലിൻ്റെ രൂപീകരണം MOSFET ൻ്റെ പ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ താക്കോലാണ്. VGS VT-നേക്കാൾ വലുതായിരിക്കുമ്പോൾ, ചാലക ചാനൽ സ്ഥാപിക്കുകയും ഡ്രെയിൻ കറൻ്റ് ഐഡിയെ VGS, VDS എന്നിവ ബാധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. കണ്ടക്റ്റിംഗ് ചാനൽ സ്ഥാപിച്ചിട്ടില്ലെങ്കിൽ (അതായത്, VT-യെക്കാൾ VGS കുറവാണ്), VDS ഉണ്ടെങ്കിലും, ഡ്രെയിൻ കറൻ്റ് ഐഡി ദൃശ്യമാകില്ല എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.

IV. MOSFET-കളുടെ സവിശേഷതകൾ

ഉയർന്ന ഇൻപുട്ട് പ്രതിരോധം:MOSFET ൻ്റെ ഇൻപുട്ട് ഇംപെഡൻസ് വളരെ ഉയർന്നതാണ്, അനന്തതയോട് അടുത്താണ്, കാരണം ഗേറ്റിനും സോഴ്‌സ്-ഡ്രെയിൻ മേഖലയ്ക്കും ഇടയിൽ ഒരു ഇൻസുലേറ്റിംഗ് പാളിയുണ്ട്, മാത്രമല്ല ദുർബലമായ ഗേറ്റ് കറൻ്റ് മാത്രമേയുള്ളൂ.

കുറഞ്ഞ ഔട്ട്പുട്ട് പ്രതിരോധം:ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജിനൊപ്പം സോഴ്സ്-ഡ്രെയിൻ കറൻ്റ് മാറാൻ കഴിയുന്ന വോൾട്ടേജ് നിയന്ത്രിത ഉപകരണങ്ങളാണ് MOSFET-കൾ, അതിനാൽ അവയുടെ ഔട്ട്പുട്ട് ഇംപെഡൻസ് ചെറുതാണ്.

സ്ഥിരമായ ഒഴുക്ക്:സാച്ചുറേഷൻ മേഖലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, സോഴ്സ്-ഡ്രെയിൻ വോൾട്ടേജിലെ മാറ്റങ്ങളാൽ MOSFET ൻ്റെ വൈദ്യുതധാരയെ ഫലത്തിൽ ബാധിക്കില്ല, ഇത് മികച്ച സ്ഥിരമായ കറൻ്റ് നൽകുന്നു.

 

നല്ല താപനില സ്ഥിരത:MOSFET-കൾക്ക് -55°C മുതൽ +150°C വരെ വിശാലമായ പ്രവർത്തന താപനിലയുണ്ട്.

വി. ആപ്ലിക്കേഷനുകളും വർഗ്ഗീകരണങ്ങളും

ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകളിലും അനലോഗ് സർക്യൂട്ടുകളിലും പവർ സർക്യൂട്ടുകളിലും മറ്റ് ഫീൽഡുകളിലും MOSFET കൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ തരം അനുസരിച്ച്, MOSFET-കളെ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ, ശോഷണം എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിക്കാം; നടത്തുന്ന ചാനലിൻ്റെ തരം അനുസരിച്ച് അവയെ എൻ-ചാനൽ, പി-ചാനൽ എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിക്കാം. ഈ വ്യത്യസ്‌ത തരത്തിലുള്ള MOSFET-കൾക്ക് വ്യത്യസ്‌ത ആപ്ലിക്കേഷൻ സാഹചര്യങ്ങളിൽ അവരുടേതായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്.

ചുരുക്കത്തിൽ, MOSFET ൻ്റെ പ്രവർത്തന തത്വം ഗേറ്റ് സോഴ്‌സ് വോൾട്ടേജിലൂടെ ചാലക ചാനലിൻ്റെ രൂപീകരണവും മാറ്റവും നിയന്ത്രിക്കുക എന്നതാണ്, ഇത് ഡ്രെയിൻ കറൻ്റിൻ്റെ ഒഴുക്കിനെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു. അതിൻ്റെ ഉയർന്ന ഇൻപുട്ട് ഇംപെഡൻസ്, കുറഞ്ഞ ഔട്ട്‌പുട്ട് ഇംപെഡൻസ്, സ്ഥിരമായ കറൻ്റ്, ടെമ്പറേച്ചർ സ്റ്റബിലിറ്റി എന്നിവ മോസ്‌ഫെറ്റുകളെ ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകളിൽ ഒരു പ്രധാന ഘടകമാക്കുന്നു.