फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे मुख्य पॅरामीटर्स. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर इनपुट वैशिष्ट्यपूर्ण

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर हे सक्रिय अर्धसंवाहक उपकरण आहेत ज्यात आउटपुट करंट इलेक्ट्रिक फील्डद्वारे नियंत्रित केला जातो (द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरमध्ये, आउटपुट प्रवाह इनपुट करंटद्वारे नियंत्रित केला जातो). फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरला एकध्रुवीय देखील म्हणतात, कारण विद्युत प्रवाहाच्या प्रवाहाच्या प्रक्रियेत फक्त एक प्रकारचा वाहक गुंतलेला असतो.

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे दोन प्रकार आहेत: नियंत्रण संक्रमणासह आणि इन्सुलेटेड गेटसह. त्या सर्वांमध्ये तीन इलेक्ट्रोड आहेत: स्त्रोत (वर्तमान वाहकांचा स्त्रोत), गेट (नियंत्रण इलेक्ट्रोड) आणि ड्रेन (इलेक्ट्रोड जेथे वाहक प्रवाहित होतात).

नियंत्रणासह ट्रान्झिस्टरp- n-संक्रमण . त्याचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. १.२१ aया ट्रान्झिस्टरचे पारंपारिक ग्राफिक पदनाम अंजीर मध्ये आहे. १.२२ a, b (p- आणि n-प्रकार, अनुक्रमे). बाण लेयरमधून दिशा दर्शवतो आरथर करण्यासाठी पी(तसेच द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरच्या उत्सर्जकाच्या प्रतिमेतील बाण). एकात्मिक सर्किट्समध्ये, ट्रान्झिस्टरचे रेखीय परिमाण 1 मायक्रॉनपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी असू शकतात.

तांदूळ. 1.22 ट्रान्झिस्टर उपकरण

तांदूळ. 1.23 ग्राफिक डिस्प्ले:a - p-प्रकार चॅनेल; b - चॅनेल n-प्रकार

थर प्रतिरोधकता n(गेट) थराच्या प्रतिरोधकतेपेक्षा खूपच कमी आहे आर(चॅनेल), म्हणून क्षेत्र आर-n- जंक्शन, मोबाइल चार्ज कॅरियरमध्ये कमी झालेले आणि खूप जास्त प्रतिरोधकता असलेले, मुख्यत्वे लेयरमध्ये स्थित आहे आर.

विचारात घेतलेल्या ट्रान्झिस्टरमधील अर्धसंवाहक स्तरांच्या चालकतेचे प्रकार उलट केल्यास, आम्हाला नियंत्रणासह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर मिळेल.
आर-n- संक्रमण आणि चॅनेल n-प्रकार. पी-चॅनल ट्रान्झिस्टरच्या गेट आणि स्रोत दरम्यान सकारात्मक व्होल्टेज लागू केल्यास: आणि zi > 0, मग ते हलवेल p—n- उलट दिशेने संक्रमण.

जंक्शनवर रिव्हर्स व्होल्टेजच्या वाढीसह, ते मुख्यतः चॅनेलमुळे (प्रतिरोधकतेमधील वरील फरकामुळे) विस्तृत होते. संक्रमणाची रुंदी वाढल्याने चॅनेलची जाडी कमी होते आणि परिणामी, त्याचे प्रतिकार वाढते. यामुळे स्त्रोत आणि निचरा दरम्यान विद्युत प्रवाह कमी होतो. ही घटना आहे जी आपल्याला व्होल्टेज आणि संबंधित विद्युत क्षेत्राचा वापर करून वर्तमान नियंत्रित करण्यास अनुमती देते. जर व्होल्टेज आणि ziपुरेसे मोठे, वाहिनी पूर्णपणे क्षेत्राने व्यापलेली आहे p—n- संक्रमण (कट-ऑफ व्होल्टेज).

कार्यरत मोडमध्ये आर—n- संक्रमण उलट किंवा शून्य व्होल्टेज अंतर्गत असणे आवश्यक आहे. म्हणून, ऑपरेटिंग मोडमध्ये, गेट करंट अंदाजे शून्याच्या समान आहे ( मी एच? 0 ), आणि ड्रेन करंट जवळजवळ स्त्रोत प्रवाहाच्या समान आहे.

प्रति रुंदी आर—n-जंक्शन आणि चॅनेलची जाडी देखील स्त्रोत आणि ड्रेनमधील व्होल्टेजमुळे थेट प्रभावित होते. द्या uzi= 0 आणि सकारात्मक व्होल्टेज लागू केले uआहे(अंजीर 1.24). हे व्होल्टेज गेट-ड्रेन अंतरावर देखील लागू केले जाईल, म्हणजे. ते बाहेर वळते uzs= uआहेआणि आर—n- संक्रमण रिव्हर्स व्होल्टेज अंतर्गत आहे.

विविध भागात रिव्हर्स व्होल्टेज आर—n- संक्रमण वेगळे आहे. स्त्रोताजवळील प्रदेशांमध्ये, हे व्होल्टेज व्यावहारिकदृष्ट्या शून्य असते आणि नाल्याजवळच्या प्रदेशांमध्ये, हे व्होल्टेज अंदाजे समान असते uआहे .तर p—n- नाल्याच्या जवळ असलेल्या भागात संक्रमण अधिक विस्तृत होईल. आपण असे गृहीत धरू शकतो की स्त्रोतापासून नाल्यापर्यंतच्या वाहिनीतील व्होल्टेज रेषीयपणे वाढते.

येथे uआहे =यूziओटीएसवाहिनी नाल्याजवळ पूर्णपणे अवरोधित केली जाईल (चित्र 1.25). व्होल्टेजमध्ये पुढील वाढीसह uआहेचॅनेलचे हे क्षेत्र, ज्यामध्ये ते अवरोधित आहे, विस्तृत होईल.

ट्रान्झिस्टर स्विचिंग सर्किट्स . फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसाठी, तसेच द्विध्रुवीसाठी, तीन स्विचिंग सर्किट्स आहेत: एक सामान्य गेट (03), एक सामान्य स्रोत (OI) आणि एक सामान्य ड्रेन (OS) असलेले सर्किट. सामान्य स्त्रोतासह सर्वात सामान्यपणे वापरलेले सर्किट (Fig. 1.26).

कामकाजाच्या मोडमध्ये असल्याने मी ग? 0, नंतर इनपुट वैशिष्ट्यांचा सहसा विचार केला जात नाही.

आउटपुट (स्टॉक) वैशिष्ट्ये . आउटपुट वैशिष्ट्यास फॉर्मचे अवलंबन म्हणतात

कुठे fकाही कार्य आहे.

सह ट्रान्झिस्टरसाठी आउटपुट वैशिष्ट्ये आर—n-संक्रमण आणि एन-टाइप चॅनेल अंजीर मध्ये दर्शविले आहेत. १.२७.

आपण स्थितीशी संबंधित वैशिष्ट्याकडे वळूया u zi= 0. रेषीय प्रदेशात ( तू आहेस < 4 В) характеристика почти линейна (все характеристики этой области представляют собой почти прямые линии, веерообразно выходящие из начала координат). Она определяется сопротивлением канала. Транзистор, работающий в линейной области, можно использовать в качестве линейного управляемого сопротивления.

येथे तू आहेस> 4 V नाल्यातील जलवाहिनी ब्लॉक झाली आहे. व्होल्टेजमध्ये आणखी वाढ झाल्यामुळे विद्युत् प्रवाहात थोडीशी वाढ होते, कारण वाढत्या व्होल्टेजसह, चॅनेल अवरोधित केलेला प्रदेश विस्तारतो. या प्रकरणात, स्त्रोत-ड्रेन अंतराचा प्रतिकार वाढतो आणि वर्तमान मी गव्यावहारिकदृष्ट्या बदलत नाही. हे संपृक्ततेचे क्षेत्र आहे. संपृक्तता प्रदेशात प्रवाह काढून टाका u zi = 0 आणि दिलेल्या व्होल्टेजवर आणि si प्रारंभिक ड्रेन करंट असे म्हणतात आणि द्वारे दर्शविले जाते मी सुरुवात करतो. विचारात घेतलेल्या वैशिष्ट्यांसाठी मी सुरुवात करतो= 5 mA येथे आणि si= 10 व्ही.

व्होल्टेज वाढविण्यासाठी ट्रान्झिस्टरचे गुणधर्म दर्शविणारे पॅरामीटर्स हे आहेत:

1) गेट उतार एस(फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची उतार वैशिष्ट्ये):

2) अंतर्गत विभेदक प्रतिकार Ris diff

3) मिळवा

असे पाहिले जाऊ शकते

इन्सुलेटेड गेट ट्रान्झिस्टर.इन्सुलेटेड गेट फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर हा एक ट्रान्झिस्टर आहे ज्याचे गेट डायलेक्ट्रिक लेयरद्वारे चॅनेलपासून विद्युतरित्या वेगळे केले जाते. अशा ट्रान्झिस्टरच्या ऑपरेशनसाठी भौतिक आधार म्हणजे फील्ड इफेक्ट, ज्यामध्ये बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत अर्धसंवाहकांच्या जवळच्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रामध्ये विनामूल्य चार्ज वाहकांची एकाग्रता बदलणे समाविष्ट असते. त्यांच्या संरचनेनुसार, अशा ट्रान्झिस्टर म्हणतात एमआयएस ट्रान्झिस्टर (मेटल-इन्सुलेटर-सेमिकंडक्टर) किंवा MOSFETs (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर).एमओएस ट्रान्झिस्टरचे दोन प्रकार आहेत: प्रेरित आणि अंगभूत चॅनेलसह.

अंजीर वर. 1.28 अंगभूत चॅनेलसह ट्रान्झिस्टर डिव्हाइसचे तत्त्व दर्शविते.

बेस (सबस्ट्रेट) ही विद्युत चालकता असलेली सिलिकॉन प्लेट आहे p-प्रकार. यात विद्युत चालकता असलेले दोन क्षेत्र आहेत n+ -वाढीव चालकता सह प्रकार. हे क्षेत्र स्त्रोत आणि सिंक आहेत आणि त्यातून निष्कर्ष काढले जातात. निचरा आणि स्त्रोत यांच्यामध्ये n-प्रकारची विद्युत चालकता असलेली एक जवळची पृष्ठभाग वाहिनी आहे. छायांकित क्षेत्र म्हणजे सिलिकॉन डायऑक्साइड डायलेक्ट्रिक थर (त्याची जाडी सहसा 0.1 - 0.2 µm असते). डायलेक्ट्रिक लेयरच्या वर एक पातळ मेटल फिल्मच्या स्वरूपात एक गेट आहे. अशा ट्रान्झिस्टरचे क्रिस्टल सहसा स्त्रोताशी जोडलेले असते आणि त्याची क्षमता शून्य म्हणून घेतली जाते. कधीकधी स्फटिकापासून वेगळा निष्कर्ष काढला जातो.

जर गेटवर शून्य व्होल्टेज लागू केले असेल, तर जेव्हा ड्रेन आणि स्त्रोतामध्ये व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा चॅनेलमधून विद्युत प्रवाह वाहतो, जो इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह आहे. क्रिस्टलमधून कोणताही विद्युत प्रवाह होणार नाही, कारण त्यापैकी एक p—n- संक्रमणे रिव्हर्स व्होल्टेज अंतर्गत आहेत. जेव्हा स्त्रोताच्या (आणि म्हणून क्रिस्टल) सापेक्ष ऋण ध्रुवीयतेचा व्होल्टेज गेटवर लागू केला जातो, तेव्हा वाहिनीमध्ये एक ट्रान्सव्हर्स इलेक्ट्रिक फील्ड तयार होते, जे स्त्रोत, ड्रेन आणि क्रिस्टलच्या क्षेत्रामध्ये इलेक्ट्रॉनांना चॅनेलच्या बाहेर ढकलते. . चॅनेलमध्ये इलेक्ट्रॉन कमी होतात, त्याचा प्रतिकार वाढतो आणि प्रवाह कमी होतो. गेट व्होल्टेज जितका जास्त असेल तितका प्रवाह कमी होईल. या मोडला म्हणतात लीन मोड . जर गेटवर पॉझिटिव्ह व्होल्टेज लागू केले गेले, तर ड्रेन, स्त्रोत आणि क्रिस्टलच्या क्षेत्रातून फील्डच्या क्रियेनुसार, इलेक्ट्रॉन चॅनेलमध्ये येतील. चॅनेलचा प्रतिकार कमी होतो, वर्तमान वाढते. या मोडला म्हणतात समृद्धी व्यवस्था . जर क्रिस्टल n-type, नंतर चॅनेल p-प्रकार असणे आवश्यक आहे आणि व्होल्टेज ध्रुवीयता उलट आहे.

दुसरा प्रकार आहे प्रेरित (उलटा) चॅनेलसह ट्रान्झिस्टर (चित्र 1.29). हे मागीलपेक्षा वेगळे आहे की जेव्हा गेटवर विशिष्ट ध्रुवीयतेचा व्होल्टेज लागू केला जातो तेव्हाच चॅनेल दिसून येतो.

गेटवर व्होल्टेजच्या अनुपस्थितीत, स्त्रोत आणि नाल्यामध्ये कोणतेही चॅनेल नाही
n+ -प्रकार फक्त क्रिस्टल स्थित आहे p-प्रकार आणि एकावर pn+ -जंक्शन रिव्हर्स व्होल्टेज तयार करतात. या अवस्थेत, ड्रेन आणि स्त्रोत यांच्यातील प्रतिकार जास्त आहे आणि ट्रान्झिस्टर बंद आहे. जेव्हा गेटवर सकारात्मक ध्रुवीयतेचा व्होल्टेज लागू केला जातो, तेव्हा गेट फील्डच्या प्रभावाखाली, प्रवाहकीय इलेक्ट्रॉन्स ड्रेन आणि स्त्रोत क्षेत्रांमधून हलतात आणि p- शटरच्या दिशेने क्षेत्र. जेव्हा गेट व्होल्टेज त्याच्या अनलॉकिंग (थ्रेशोल्ड) मूल्यापर्यंत पोहोचते (व्होल्टची एकके), तेव्हा जवळच्या पृष्ठभागाच्या लेयरमध्ये इलेक्ट्रॉन एकाग्रता इतकी वाढते की ती छिद्र एकाग्रता ओलांडते आणि तथाकथित उलथापालथ विद्युत चालकता प्रकार, उदा. एक पातळ वाहिनी तयार होते n-प्रकार, आणि ट्रान्झिस्टर विद्युत प्रवाह चालविण्यास सुरवात करेल. गेट व्होल्टेज जितका जास्त असेल तितका ड्रेन करंट जास्त असेल. अर्थात, असा ट्रान्झिस्टर केवळ संवर्धन मोडमध्ये कार्य करू शकतो. जर सब्सट्रेट n-प्रकार, नंतर आम्हाला एक प्रेरित चॅनेल मिळेल p-प्रकार. प्रेरित चॅनेल ट्रान्झिस्टर सहसा स्विचिंग डिव्हाइसेसमध्ये आढळतात. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर स्विचिंग सर्किट्स बायपोलर स्विचिंग सर्किट्ससारखे असतात. हे लक्षात घ्यावे की फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर आपल्याला द्विध्रुवीय पेक्षा जास्त फायदा मिळवू देतो. उच्च इनपुट प्रतिबाधासह (आणि कमी आउटपुट), फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर हळूहळू द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर बदलत आहेत.

चॅनेलच्या विद्युत चालकतेनुसार, ते वेगळे करतात p-चॅनेल आणि n-चॅनेल एमआयएस ट्रान्झिस्टर. इलेक्ट्रिकल सर्किट्सवरील या उपकरणांचे चिन्ह अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. 1.30 . एमआयएस ट्रान्झिस्टरचे वर्गीकरण त्यांच्या डिझाइन आणि तांत्रिक वैशिष्ट्यांनुसार (अधिक वेळा, गेट सामग्रीच्या प्रकारानुसार) आहे.

तांदूळ. 1.30 फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसाठी चिन्हे
इन्सुलेटेड गेटसह: ए - अंगभूत पी-चॅनेलसह; b - अंगभूत सह
n-चॅनेल; c - प्रेरित पी-चॅनेलसह; d – प्रेरित एन-चॅनेलसह

दोन्ही p असलेले एकात्मिक सर्किट्स — चॅनेल आणि एन-चॅनल एमओएस ट्रान्झिस्टरला पूरक (संक्षिप्त KMOS-IC) म्हणतात. KMDP-ICs उच्च आवाज प्रतिकारशक्ती, कमी उर्जा वापर आणि उच्च गती द्वारे ओळखले जातात.

वारंवारता गुणधर्म FETs वेळ स्थिरांक द्वारे परिभाषित केले जातात आर.सी- शटर चेन. इनपुट capacitance पासून सहziसह ट्रान्झिस्टरसाठी आर—n-संक्रमण मोठे आहे (दहापट पिकोफॅरॅड्स), त्यांचा वापर मोठ्या इनपुट प्रतिबाधासह वाढविण्याच्या टप्प्यांमध्ये शेकडो किलोहर्ट्झ - मेगाहर्ट्झच्या युनिट्सपेक्षा जास्त नसलेल्या वारंवारता श्रेणीमध्ये शक्य आहे.

स्विचिंग सर्किट्समध्ये कार्यरत असताना, स्विचिंग गती पूर्णपणे आरसी गेट सर्किटच्या वेळेच्या स्थिरतेद्वारे निर्धारित केली जाते. इन्सुलेटेड गेट FET ची इनपुट कॅपॅसिटन्स खूपच कमी असते, त्यामुळे त्यांची वारंवारता गुणधर्म p-n जंक्शन FET पेक्षा खूप चांगले असतात.

सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरसह, ट्रान्झिस्टरद्वारे नियंत्रित केले जाते विद्युत क्षेत्र, जे सकारात्मक वैशिष्ट्यांपैकी एक आहे उच्च इनपुट प्रतिबाधा(1-10 MΩ किंवा अधिक आहे). अशा ट्रान्झिस्टर म्हणतात फील्ड(एकध्रुवीय).

डिव्हाइस आणि ऑपरेशनचे सिद्धांत

FETsसेमीकंडक्टर उपकरणे म्हणतात ज्यात विद्युत प्रवाहाची निर्मिती समान चिन्हाच्या चार्ज वाहकांच्या हालचालीमुळे होते रेखांशाचा विद्युत क्षेत्र, आणि आउटपुट वर्तमान नियंत्रण यावर आधारित आहे प्रतिकार मॉड्यूलेशनअर्धसंवाहक साहित्य ट्रान्सव्हर्स इलेक्ट्रिक फील्ड.

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत यावर आधारित असू शकते:

सेमीकंडक्टरच्या त्याच्या प्रवाहकीय क्षेत्राच्या क्रॉस सेक्शनवरील प्रतिकाराच्या अवलंबनावर (क्रॉस सेक्शन जितका लहान असेल तितका प्रवाह कमी असेल; फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरमध्ये लागू व्यवस्थापक आर-पी- सहसंक्रमण);

मुख्य वाहकांच्या एकाग्रतेवर सेमीकंडक्टर चालकतेच्या अवलंबनावर (फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरमध्ये लागू इन्सुलेटेड गेटसंरचना मेटल-इन्सुलेटर-सेमिकंडक्टर(MIS ट्रान्झिस्टर)).

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर व्यवस्थापक आर-पी- सहसंक्रमण (PTUP) एक पातळ अर्धसंवाहक वेफर आहे आर-पी- संक्रमण आणि सह दुरुस्त न करणाराकिनारी संपर्क. प्लेट सामग्रीची विद्युत चालकता असू शकते पी-प्रकार किंवा आर-प्रकार. उदाहरण म्हणून, ट्रान्झिस्टरचा विचार करा ज्याच्या मुख्य प्लेटमध्ये अर्धसंवाहक आहे n-प्रकार (आकृती 1.32).

आकृती 1.32 - नियंत्रणासह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची रचना आर-पी-संक्रमण

फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या संरचनेतील मुख्य क्षेत्रे व्यवस्थापक आर-पी- सहसंक्रमण आहेत:

प्रदेश स्रोत- ज्या क्षेत्रातून चार्ज वाहक हलवू लागतात;

प्रदेश प्रवाह- वाहक ज्या भागात जात आहेत;

प्रदेश शटर- क्षेत्र ज्याच्या मदतीने मीडिया प्रवाह नियंत्रित केला जातो;

प्रदेश चॅनल- ज्या क्षेत्रातून वाहक हलतात.

ट्रान्झिस्टरच्या संबंधित क्षेत्रातील आउटपुटची समान नावे आहेत: स्रोत(आणि), साठा(सी) आणि गेट(3) (आकृती 1.32).

आकृती 1.33 नियंत्रणासह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची ग्राफिक चिन्हे दाखवते आर-पी-संक्रमण: चॅनेलसह पी-प्रकार (आकृती 1.33, a) आणि चॅनेल आर-प्रकार (आकृती 1.33, b).

a b

आकृती 1.33 - नियंत्रणासह UGO फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर आर-पी-संक्रमण

PTUP च्या कार्यपद्धतीचा विचार करा. व्होल्टेज स्त्रोत ट्रान्झिस्टरशी अशा प्रकारे जोडलेले आहेत की ड्रेन आणि स्त्रोत इलेक्ट्रोडमध्ये विद्युत प्रवाह वाहतो आणि गेटवर लागू केलेला व्होल्टेज इलेक्ट्रॉन-होल जंक्शनला विरुद्ध दिशेने पक्षपाती करतो.

आकृती 1.34 PTUP च्या आउटपुटला चॅनेलसह व्होल्टेज स्त्रोत जोडण्याची पद्धत दर्शविते पी-प्रकार.

आकृती 1.34 - व्होल्टेज स्त्रोतांना PTUP टर्मिनल्सशी जोडणे

स्त्रोत व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली ई SIइलेक्ट्रॉन स्त्रोतापासून ड्रेनकडे जातील, बाह्य सर्किटमध्ये ड्रेन करंट प्रदान करेल मी सी.

चॅनेल आणि गेटच्या सेमीकंडक्टर मटेरियलमधील चार्ज कॅरिअर्सची सांद्रता अशा प्रकारे निवडली जाते की जेव्हा गेट आणि स्त्रोत यांच्यामध्ये रिव्हर्स बायस व्होल्टेज लागू केला जातो. आर-पी- संक्रमण चॅनेल क्षेत्रामध्ये विस्तृत होईल. यामुळे वाहिनीच्या प्रवाहकीय भागाच्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रामध्ये घट होते आणि परिणामी, ड्रेन करंटमध्ये घट होते. मी सी.

विद्युत संक्रमण अंतर्गत स्थित प्रदेशाचा प्रतिकार, सामान्य बाबतीत, अवलंबून असते गेट व्होल्टेज पासून. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की संक्रमणाची परिमाणे त्यावर लागू केलेल्या रिव्हर्स व्होल्टेजच्या वाढीसह वाढतात आणि चार्ज वाहकांच्या कमी झालेल्या प्रदेशात वाढ झाल्यामुळे चॅनेलच्या विद्युत प्रतिकारात वाढ होते (आणि त्यानुसार, वाहिनीमध्ये प्रवाह कमी करण्यासाठी).

अशा प्रकारे, नियंत्रण p-n जंक्शनसह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे ऑपरेशन मुख्य चार्ज वाहकांच्या कमी झालेल्या प्रदेशाच्या आकारमानात बदल झाल्यामुळे चॅनेलच्या प्रतिकारातील बदलावर आधारित आहे,जे शटरवर लागू केलेल्या कृती अंतर्गत उद्भवते उलट व्होल्टेज.

गेट आणि स्त्रोत यांच्यामधील व्होल्टेज ज्यावर चॅनेल पूर्णपणे अवरोधित आहे आणि ड्रेन करंट किमान मूल्यापर्यंत पोहोचतो ( मी सी»0) म्हणतात कटऑफ व्होल्टेज(यू ओटीएस) फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर.

पीटीयूपीच्या विपरीत, ज्यामध्ये गेटचा वाहिनीशी विद्युत संपर्क असतो, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरमध्ये इन्सुलेटेड गेट(PTIS) गेट ही सेमीकंडक्टरपासून इन्सुलेटेड धातूची पातळ फिल्म आहे. इन्सुलेशनच्या प्रकारानुसार, एमआयएस आणि एमओएस ट्रान्झिस्टर वेगळे केले जातात (अनुक्रमे, मेटल - डायलेक्ट्रिक - सेमीकंडक्टर आणि मेटल - ऑक्साईड - सेमीकंडक्टर, उदाहरणार्थ, सिलिकॉन डायऑक्साइड SiO 2).

सुरुवातीच्या स्थितीत, PTIZ चॅनेल असू शकते संपुष्टात आलेचार्ज वाहक किंवा समृद्धत्यांना यावर अवलंबून, इन्सुलेटेड गेटसह दोन प्रकारचे फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर वेगळे केले जातात: अंगभूत चॅनेल(आकृती 1.35, a) (चॅनेल उत्पादनादरम्यान तयार केले जाते) आणि एमआयएस ट्रान्झिस्टरसह प्रेरित चॅनेल(आकृती 1.35, b) (नियंत्रण इलेक्ट्रोड्सवर लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या क्रियेखाली चॅनेल दिसते). PTIZ मध्ये क्रिस्टलमधून अतिरिक्त आउटपुट आहे ज्यावर उपकरण बनवले आहे (आकृती 1.35), म्हणतात. थर

a b

आकृती 1.35 - इन्सुलेटेड गेटसह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे उपकरण

पीटीआयझेडमध्ये, ड्रेन आणि स्त्रोत इलेक्ट्रोड गेटच्या दोन्ही बाजूंना स्थित आहेत आणि अर्धसंवाहक वाहिनीशी थेट संपर्कात आहेत.

वाहिनीला म्हणतात अंगभूतजर ते मूळ असेल समृद्धचार्ज वाहक. या प्रकरणात, नियंत्रण विद्युत क्षेत्र नेतृत्व करेल गरीबीचार्ज वाहक द्वारे चॅनेल. जर वाहिनी मूळ असेल संपुष्टात आलेइलेक्ट्रिक चार्जेसचे वाहक, त्याला म्हणतात प्रेरित. या प्रकरणात, नियंत्रण विद्युत क्षेत्र (गेट आणि स्त्रोत दरम्यान) विद्युत चार्ज वाहकांसह चॅनेल समृद्ध करेल (म्हणजे, त्याची चालकता वाढवेल).

चॅनेल चालकता असू शकते इलेक्ट्रॉनिककिंवा छिद्रित. जर चॅनेलमध्ये इलेक्ट्रॉनिक चालकता असेल तर त्याला म्हणतात पी-चॅनल. भोक वहन सह चॅनेल म्हणतात आर- चॅनेल. परिणामी, फरक करा चार प्रकारफील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर इन्सुलेटेड गेटसह: चॅनेलसह पी- एकतर आर-प्रकार, त्यापैकी प्रत्येक असू शकतो प्रेरितकिंवा अंगभूतचॅनल. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या नामांकित प्रकारांचे पारंपारिक ग्राफिक पदनाम आकृती 1.36 मध्ये दर्शविले आहेत.

व्होल्टेज नियंत्रित कराम्हणून PTIZ मध्ये सबमिट केले जाऊ शकते शटर दरम्यानआणि थर, आणि सब्सट्रेट आणि गेटवर स्वतंत्रपणे. उदाहरण म्हणून, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरमधील वर्तमान नियंत्रणाचे तत्त्व विचारात घ्या, ज्याची रचना आकृती 1.35 मध्ये दर्शविली आहे.

आकृती 1.36 - इन्सुलेटेड गेटसह UGO फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर

जर गेटवर सकारात्मक व्होल्टेज लागू केले असेल, तर अर्धसंवाहकाच्या पृष्ठभागाजवळ परिणामी विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली (आकृती 1.35, b) चॅनेल दिसते पी -सेमीकंडक्टरच्या खोलीत पृष्ठभागावरील छिद्रांच्या तिरस्करणामुळे प्रकार. ट्रान्झिस्टरमध्ये अंगभूतचॅनेल (आकृती 1.35, a) जेव्हा सकारात्मक व्होल्टेज लागू केले जाते तेव्हा विद्यमान चॅनेलचा विस्तार होतो किंवा एक अरुंद होतो - जेव्हा नकारात्मक व्होल्टेज लागू होतो. कंट्रोल व्होल्टेज बदलल्याने चॅनेलची रुंदी बदलते आणि त्यानुसार, प्रतिकारआणि ट्रान्झिस्टर चालू.

अत्यावश्यक फायदा PTUP च्या आधी PTIZ आहे , 10 10 - 10 14 Ohm च्या मूल्यांपर्यंत पोहोचणे (नियंत्रण असलेल्या ट्रान्झिस्टरसाठी आर-पी-संक्रमण - 10 7 - 10 9 ओहम).

द्विध्रुवीयांपेक्षा फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा एक महत्त्वाचा फायदा आहे कमकुवत सिग्नल स्विच करताना त्यांच्यामध्ये कमी व्होल्टेज ड्रॉप.

याव्यतिरिक्त, हे असे फायदे हायलाइट केले पाहिजे:

- उच्च इनपुट प्रतिबाधा;

- लहान आवाज;

- उत्पादन सुलभता;

- ओपन ट्रान्झिस्टरचा स्त्रोत आणि ड्रेन दरम्यान अवशिष्ट व्होल्टेजच्या खुल्या स्थितीत अनुपस्थिती.

व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्ये आणि फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे मूलभूत पॅरामीटर्स

मागील चर्चेवरून असे दिसून येते की एकूण सहा प्रकारचे फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर आहेत. त्यांची विशिष्ट हस्तांतरण वैशिष्ट्ये आकृती 1.37 मध्ये दर्शविली आहेत. या वैशिष्ट्यांचा वापर करून, आपण नियंत्रण व्होल्टेजची ध्रुवीयता, चॅनेलमधील विद्युत् प्रवाहाची दिशा आणि नियंत्रण व्होल्टेजची श्रेणी सेट करू शकता. वरील सर्व प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरपैकी, सध्या केवळ एकात्मिक चॅनेलसह पीटीआयझेड तयार केलेले नाहीत. आर-प्रकार.

आकृती 1.37 - फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे हस्तांतरण वैशिष्ट्ये

चला यापैकी काही वैशिष्ट्यांवर एक नजर टाकूया. चॅनेलसह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची सर्व वैशिष्ट्ये पी-प्रकार आलेखाच्या वरच्या अर्ध्या भागात स्थित आहेत आणि म्हणून त्यांना सकारात्मक प्रवाह आहे, जो सकारात्मक ड्रेन व्होल्टेजशी संबंधित आहे. त्याउलट, चॅनेलसह डिव्हाइसेसची सर्व वैशिष्ट्ये आर-प्रकार आलेखाच्या खालच्या अर्ध्या भागात स्थित आहेत आणि म्हणून नकारात्मक वर्तमान मूल्य आणि नकारात्मक ड्रेन व्होल्टेज आहे. शून्य गेट व्होल्टेजवरील पीटीयूपीच्या वैशिष्ट्यांमध्ये कमाल वर्तमान मूल्य असते, ज्याला प्रारंभिक म्हणतात मी सुरुवातीपासूनच. ब्लॉकिंग व्होल्टेजमध्ये वाढ झाल्यामुळे, कटऑफ व्होल्टेजसह ड्रेन करंट देखील कमी होतो यू ओटीएसशून्याच्या जवळ होते.

PTIZ ची वैशिष्ट्ये प्रेरित सहशून्य गेट व्होल्टेजवरील चॅनेलमध्ये शून्य प्रवाह असतो. जेव्हा गेटवरील व्होल्टेज थ्रेशोल्ड मूल्यापेक्षा जास्त असते तेव्हा अशा ट्रान्झिस्टरमध्ये ड्रेन करंट दिसणे उद्भवते. पासून यू. गेट व्होल्टेज वाढल्याने ड्रेनचा प्रवाह वाढतो.

PTIZ ची वैशिष्ट्ये एकात्मिक सहशून्य गेट व्होल्टेजवरील चॅनेलमध्ये विद्युत् प्रवाहाचे प्रारंभिक मूल्य असते I C. सुरुवात. असे ट्रान्झिस्टर एनरिचमेंट मोड आणि डिप्लेशन मोडमध्ये दोन्ही काम करू शकतात. जसजसे गेट व्होल्टेज वाढते तसतसे वाहिनी अधिक समृद्ध होते आणि ड्रेन करंट वाढते आणि गेट व्होल्टेज कमी झाल्यामुळे वाहिनी कमी होते आणि ड्रेन करंट कमी होतो.

आकृती 1.38 चॅनेलसह PTUP चे आउटपुट चालू-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये दर्शविते n-प्रकार. इतर प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरची वैशिष्ट्ये सारखीच असतात, परंतु गेट व्होल्टेज आणि लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या ध्रुवीयतेमध्ये भिन्न असतात.

आकृती 1.38 - PTUP चे आउटपुट VAC

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या CVC वर दोन क्षेत्र ओळखले जाऊ शकतात: रेखीयआणि संपृक्तता.

रेषीय प्रदेशात, वळण बिंदूपर्यंतची I-V वैशिष्ट्ये सरळ रेषा आहेत, ज्याचा उतार गेट व्होल्टेजवर अवलंबून असतो. संपृक्तता प्रदेशात, वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये जवळजवळ क्षैतिज असतात, ज्यामुळे आम्हाला ड्रेन व्होल्टेजपासून ड्रेन करंटच्या स्वतंत्रतेबद्दल बोलता येते. या प्रदेशात, सर्व प्रकारच्या फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची आउटपुट वैशिष्ट्ये व्हॅक्यूम पेंटोड्ससारखीच असतात. या वैशिष्ट्यांची वैशिष्ट्ये फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा वापर निर्धारित करतात. रेखीय प्रदेशात, FET म्हणून वापरले जाते प्रतिकार, गेट व्होल्टेज नियंत्रित, आणि संपृक्तता प्रदेशात - म्हणून मजबुतीकरण घटक.

प्रत्येक प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरसाठी FET च्या ड्रेन आणि स्त्रोतामध्ये लागू होणारा कमाल व्होल्टेज वेगळा असतो. परंतु सामान्य प्रकरणात, आकृती 1.39 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, जेव्हा विशिष्ट मूल्य ओलांडले जाते U SI नमुनेड्रेन करंट झपाट्याने वाढतो, ज्यामुळे ब्रेकडाउनच्या परिणामी ट्रान्झिस्टर अयशस्वी होऊ शकते.

आकृती 1.39 - फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या आउटपुट IV वैशिष्ट्यांचे कुटुंब

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे मुख्य पॅरामीटर्स आहेत:

गेट उतार

ठराविक मूल्ये: एस= 0.1-500 mA/V;

थर वर वैशिष्ट्यपूर्ण उतार

ठराविक मूल्ये: एस पी= 0.1-1 mA/V;

प्रारंभिक ड्रेन प्रवाह मी सुरुवातीपासूनच- शून्य व्होल्टेजवर प्रवाह काढून टाका U ZI.

नियंत्रणासह ट्रान्झिस्टरसाठी आर-पी-संक्रमण मी सी= 0.2-600 mA, अंगभूत चॅनेलसह - मी सुरुवातीपासूनच= 0.1-100 mA, प्रेरित चॅनेलसह - मी सुरुवातीपासूनच= 0.01-0.5 μA;

कटऑफ व्होल्टेज U ZI ots(नमुनेदार मूल्ये U ZI ots= 0.2-10 व्ही);

उघड्यावर ड्रेन-स्रोत प्रतिकार आर एसआय उघडा(नमुनेदार मूल्ये आर एसआय उघडा= 2-300 ओहम);

अवशिष्ट निचरा प्रवाह मी आराम करतो- व्होल्टेजवर प्रवाह काढून टाका U ZI ots (मी आराम करतो= 0.001-10 एमए);

कमाल लाभ वारंवारता fp- वारंवारिता ज्यावर पॉवर गेन एकतेच्या बरोबरीचा असतो (नमुनेदार मूल्ये fp- दहापट - शेकडो मेगाहर्ट्झ).

हाय-पॉवर फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या विकासातील तांत्रिक क्षमता आणि प्रगती यामुळे सध्या परवडणाऱ्या किमतीत ते मिळवणे अवघड नाही.

या संदर्भात, त्यांच्या इलेक्ट्रॉनिक होममेड उत्पादनांमध्ये आणि प्रकल्पांमध्ये अशा MOSFET ट्रान्झिस्टरच्या वापरामध्ये रेडिओ शौकीनांची आवड वाढली आहे.

हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की MOSFETs त्यांच्या द्विध्रुवीय समकक्षांपेक्षा लक्षणीय भिन्न आहेत, दोन्ही पॅरामीटर्स आणि त्यांच्या डिव्हाइसच्या बाबतीत.

शक्तिशाली MOSFET ट्रान्झिस्टरचे डिव्हाइस आणि पॅरामीटर्स अधिक चांगल्या प्रकारे जाणून घेण्याची वेळ आली आहे, आवश्यक असल्यास विशिष्ट उदाहरणासाठी अधिक जाणीवपूर्वक एनालॉग निवडण्यासाठी आणि निर्दिष्ट केलेल्या विशिष्ट मूल्यांचे सार समजून घेण्यास सक्षम होण्यासाठी. डेटाशीटमध्ये.

HEXFET ट्रान्झिस्टर म्हणजे काय?

FET कुटुंबात, HEXFETs नावाच्या उच्च-शक्ती सेमीकंडक्टर उपकरणांचा एक वेगळा गट आहे. त्यांच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत अगदी मूळ तांत्रिक समाधानावर आधारित आहे. त्यांची रचना अनेक हजार एमओएस पेशी समांतर जोडलेली आहे.

सेल्युलर संरचना एक षटकोनी बनवतात. षटकोनी किंवा अन्यथा षटकोनी संरचनेमुळे, या प्रकारच्या शक्ती MOSFET ला HEXFET म्हणतात. या संक्षेपाची पहिली तीन अक्षरे इंग्रजी शब्दापासून घेतली आहेत हेक्स वेदनादायक- "षटकोनी".

एकाधिक मोठेपणा अंतर्गत, शक्तिशाली HEXFET ट्रान्झिस्टरचे क्रिस्टल असे दिसते.

जसे आपण पाहू शकता, त्याची षटकोनी रचना आहे.

असे दिसून आले की एक शक्तिशाली MOSFET, खरं तर, एक प्रकारचा सुपर-मायक्रोसर्किट आहे, ज्यामध्ये हजारो वैयक्तिक साधे फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर एकत्र केले जातात. एकत्रितपणे, ते एक शक्तिशाली ट्रान्झिस्टर तयार करतात जे स्वतःमधून एक मोठा प्रवाह पार करू शकतात आणि त्याच वेळी व्यावहारिकदृष्ट्या कोणतेही महत्त्वपूर्ण प्रतिकार देत नाहीत.

HEXFET च्या विशेष संरचना आणि उत्पादन तंत्रज्ञानामुळे, त्यांच्या चॅनेलचा प्रतिकार RDS(चालू)लक्षणीयरीत्या कमी करण्यात व्यवस्थापित. यामुळे 1000 व्होल्टपर्यंतच्या व्होल्टेजवर अनेक दहा अँपिअरचे प्रवाह स्विच करण्याची समस्या सोडवणे शक्य झाले.

हाय-पॉवर HEXFET ट्रान्झिस्टरसाठी अर्जाचे फक्त एक लहान क्षेत्र येथे आहे:

वीज पुरवठा स्विचिंग सर्किट्स.

चार्जिंग डिव्हाइस.

मोटर नियंत्रण प्रणाली.

कमी वारंवारता अॅम्प्लीफायर्स.

HEXFET (समांतर चॅनेल) मॉस्फेट्समध्ये तुलनेने कमी ओपन चॅनेल प्रतिरोधकता असूनही, त्यांची व्याप्ती मर्यादित आहे आणि ते प्रामुख्याने उच्च-फ्रिक्वेंसी उच्च-करंट सर्किटमध्ये वापरले जातात. हाय-व्होल्टेज पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, कधीकधी IGBT-आधारित सर्किट्सला प्राधान्य दिले जाते.

MOSFET ट्रान्झिस्टरचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व (N-चॅनेल MOS).

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरप्रमाणे, फील्ड स्ट्रक्चर्स एकतर पुढे किंवा उलट असू शकतात. म्हणजेच, पी-चॅनेल किंवा एन-चॅनेलसह. निष्कर्ष खालीलप्रमाणे सूचित केले आहेत:

डी-ड्रेन (स्टॉक);

एस-स्रोत (स्रोत);

जी-गेट (शटर).

सर्किट डायग्रामवर विविध प्रकारचे फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर कसे नियुक्त केले जातात हे या पृष्ठावर आढळू शकते.

फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे मूलभूत पॅरामीटर्स.

MOSFET पॅरामीटर्सचा संपूर्ण संच केवळ जटिल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या विकसकांना आवश्यक असू शकतो आणि नियम म्हणून, डेटाशीटमध्ये (संदर्भ पत्रक) सूचित केलेले नाही. मूलभूत पॅरामीटर्स जाणून घेणे पुरेसे आहे:

व्ही डीएसएस(ड्रेन-टू-सोर्स व्होल्टेज) - ड्रेन आणि स्त्रोत यांच्यातील व्होल्टेज. हे सहसा आपल्या सर्किटचे पुरवठा व्होल्टेज असते. ट्रान्झिस्टर निवडताना, आपण नेहमी 20% मार्जिन लक्षात ठेवले पाहिजे.

मी डी(सतत ड्रेन करंट) - ड्रेन करंट किंवा सतत ड्रेन करंट. नेहमी स्थिर गेट-स्रोत व्होल्टेजवर निर्दिष्ट केले जाते (उदाहरणार्थ, V GS =10V). डेटाशीट, एक नियम म्हणून, जास्तीत जास्त संभाव्य वर्तमान दर्शवते.

RDS(चालू)(स्टॅटिक ड्रेन-टू-सोर्स ऑन-रेझिस्टन्स) - ओपन चॅनेलचा ड्रेन-सोर्स रेझिस्टन्स. क्रिस्टल तापमान वाढते म्हणून, ओपन चॅनेल प्रतिरोध वाढतो. एका शक्तिशाली HEXFET ट्रान्झिस्टरच्या डेटाशीटमधून घेतलेल्या आलेखावर हे पाहणे सोपे आहे. ओपन चॅनेलचा प्रतिकार (R DS(चालू)) जितका कमी असेल तितका मॉस्फेट चांगला. ते कमी गरम होते.

पी डी(पॉवर डिसिपेशन) - वॅट्समध्ये ट्रान्झिस्टरची शक्ती. दुसर्या प्रकारे, या पॅरामीटरला स्कॅटरिंग पॉवर देखील म्हणतात. विशिष्ट उत्पादनाच्या डेटाशीटमध्ये, या पॅरामीटरचे मूल्य विशिष्ट क्रिस्टल तापमानासाठी सूचित केले जाते.

VGS(गेट-टू-सोर्स व्होल्टेज) - गेट-सोर्स सॅचुरेशन व्होल्टेज. हे वरील व्होल्टेज आहे ज्याच्या चॅनेलद्वारे विद्युत् प्रवाहात कोणतीही वाढ होत नाही. खरं तर, हे गेट आणि स्त्रोत यांच्यातील कमाल व्होल्टेज आहे.

VGS(th)(गेट थ्रेशोल्ड व्होल्टेज) – ट्रान्झिस्टर टर्न-ऑन थ्रेशोल्ड व्होल्टेज. हे व्होल्टेज आहे ज्यावर प्रवाहकीय वाहिनी उघडते आणि ते स्त्रोत आणि ड्रेन टर्मिनल्स दरम्यान विद्युत प्रवाह पास करण्यास सुरवात करते. गेट आणि स्रोत टर्मिनल्समध्ये V GS(th) पेक्षा कमी व्होल्टेज लावल्यास ट्रान्झिस्टर बंद होईल.

ट्रान्झिस्टर क्रिस्टलच्या वाढत्या तापमानासह थ्रेशोल्ड व्होल्टेज V GS(th) कसा कमी होतो हे आलेख दाखवतो. 175 0 सेल्सिअस तापमानात ते सुमारे 1 व्होल्ट असते आणि 0 0 सेल्सिअस तापमानात सुमारे 2.4 व्होल्ट असते. म्हणून, डेटाशीट, एक नियम म्हणून, किमान सूचित करते ( मि) आणि कमाल ( कमाल) थ्रेशोल्ड व्होल्टेज.

उदाहरण वापरून शक्तिशाली फील्ड-इफेक्ट HEXFET ट्रान्झिस्टरच्या मुख्य पॅरामीटर्सचा विचार करा IRLZ44ZSआंतरराष्ट्रीय रेक्टिफायर द्वारे. प्रभावी कामगिरी असूनही, त्याचे शरीर लहान आकाराचे आहे D2PAKपृष्ठभाग माउंटिंगसाठी. चला डेटाशीट पाहू आणि या उत्पादनाच्या पॅरामीटर्सचे मूल्यांकन करू.

कमाल ड्रेन-स्रोत व्होल्टेज (V DSS): 55 व्होल्ट.

कमाल ड्रेन करंट (ID): 51 Amp.

गेट-स्रोत व्होल्टेज मर्यादा (V GS): 16 व्होल्ट.

ओपन चॅनल ड्रेन-सोर्स रेझिस्टन्स (R DS (चालू)): 13.5 mΩ.

कमाल शक्ती (पी डी): 80 वॅट्स.

IRLZ44ZS चे ओपन चॅनल रेझिस्टन्स फक्त 13.5 मिलिओहम (0.0135 ohms) आहे!

चला टेबलमधून "तुकडा" वर एक नजर टाकूया, जिथे जास्तीत जास्त पॅरामीटर्स सूचित केले आहेत.

स्थिर गेट व्होल्टेजसह, परंतु तापमानात वाढ झाल्यास, विद्युत प्रवाह (51A (t = 25 0 C वर) वरून 36A (t = 100 0 C वर) कसा कमी होतो हे स्पष्टपणे दिसून येते. 25 0 सेल्सिअस तापमानात पॉवर 80 वॅट्स आहे. पल्स मोडमधील काही पॅरामीटर्स देखील सूचित केले आहेत.

MOSFET ट्रान्झिस्टर वेगवान आहेत, परंतु त्यांच्यात एक महत्त्वपूर्ण कमतरता आहे - एक मोठा गेट कॅपेसिटन्स. दस्तऐवजांमध्ये, गेट इनपुट कॅपेसिटन्स म्हणून दर्शविले जाते C iss (इनपुट कॅपेसिटन्स).

गेट कॅपेसिटन्स काय आहे? हे फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या विशिष्ट गुणधर्मांवर मोठ्या प्रमाणावर परिणाम करते. इनपुट कॅपेसिटन्स बराच मोठा असल्याने, आणि दहापट पिकोफॅरॅड्सपर्यंत पोहोचू शकतो, उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्समध्ये फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा वापर मर्यादित आहे.

MOSFET ट्रान्झिस्टरची महत्त्वाची वैशिष्ट्ये.

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसह काम करताना, विशेषतः इन्सुलेटेड गेटसह, ते "प्राणघातक" आहेत हे लक्षात ठेवणे फार महत्वाचे आहे. स्थिर विजेची भीती. प्रथम पातळ वायरने लीड्स एकमेकांकडे शॉर्ट करून तुम्ही त्यांना सर्किटमध्ये सोल्डर करू शकता.

स्टोरेज दरम्यान, MOSFET चे सर्व लीड्स सामान्य अॅल्युमिनियम फॉइलसह शॉर्ट सर्किट केलेले असावेत. यामुळे स्थिर विजेद्वारे गेटच्या फ्लॅशओव्हरचा धोका कमी होईल. मुद्रित सर्किट बोर्डवर माउंट करताना, सोल्डरिंग स्टेशन वापरणे चांगले आहे, पारंपारिक इलेक्ट्रिक सोल्डरिंग लोह नाही.

वस्तुस्थिती अशी आहे की पारंपारिक इलेक्ट्रिक सोल्डरिंग लोखंडाला स्थिर विजेपासून संरक्षण नसते आणि ट्रान्सफॉर्मरद्वारे मेनमधून "डीकपल" केले जात नाही. त्याच्या कॉपर स्टिंगवर, मेनमधून नेहमी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक "पिक्स" असतात.

मेनमध्ये व्होल्टेजची कोणतीही वाढ सोल्डर केलेल्या वस्तूला नुकसान करू शकते. म्हणून, इलेक्ट्रिक सोल्डरिंग लोहासह सर्किटमध्ये FET सोल्डरिंग करून, आम्ही MOSFET चे नुकसान करण्याचा धोका पत्करतो.

संपृक्तता प्रवाह I c0ट्रान्झिस्टरच्या ड्रेन सर्किटमध्ये एका सामान्य स्त्रोतासह सर्किटनुसार जोडलेले, स्त्रोतासह गेट शॉर्ट सर्किट केलेले (म्हणजे, U ci = 0 वर) - हे केवळ नियंत्रण pn जंक्शन असलेल्या फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे .

ऑपरेटिंग पॉईंटवरील ड्रेन करंट खालील सूत्राद्वारे निर्धारित केला जाऊ शकतो:

I s \u003d I s0 (1-U c.i / U ots) 2 (1)

जेथे U ots - कटऑफ व्होल्टेज.

समीकरण (1) हे कोणत्याही FET (विशेषत: कमी कटऑफ व्होल्टेज असलेल्या) ट्रान्समिशन वैशिष्ट्यासाठी अंदाजे आहे.

कटऑफ व्होल्टेज Uc- फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे वैशिष्ट्य दर्शविणारे मुख्य पॅरामीटर्सपैकी एक. जेव्हा गेट व्होल्टेज अंकीयदृष्ट्या कटऑफ व्होल्टेजच्या बरोबरीचे असते, तेव्हा FET चॅनेल जवळजवळ पूर्णपणे अवरोधित होते आणि ड्रेन करंट शून्याकडे झुकतो.

कटऑफ व्होल्टेजचे खरे मूल्य मोजणे कठीण आहे (चॅनेल पूर्णपणे अवरोधित करून), कारण या प्रकरणात एखाद्याला अत्यंत कमी ड्रेन करंट्सचा सामना करावा लागतो, जे शिवाय, इन्सुलेशन प्रतिकारांवर अवलंबून असते. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसाठी संदर्भ डेटा नेहमी सूचित करतो की कटऑफ व्होल्टेज ड्रेन करंटच्या कोणत्या मूल्यावर मोजला गेला. तर, उदाहरणार्थ, ट्रान्झिस्टर KP102 साठी, 20 μA च्या ड्रेन करंटवर आणि ट्रान्झिस्टर KP103 साठी, 10 μA च्या ड्रेन करंटवर व्होल्टेज U OT प्राप्त झाले.

प्रवाह वैशिष्ट्यपूर्ण च्या steepness.कंट्रोल इलेक्ट्रोडच्या बाजूने फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे इनपुट प्रतिरोध पी-एन जंक्शनसह ट्रान्झिस्टरसाठी 10 7 -10 9 ohms आहे. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे इनपुट प्रवाह अत्यंत लहान असल्याने, आउटपुट सर्किटमधील विद्युत प्रवाह इनपुट व्होल्टेजद्वारे नियंत्रित केला जातो. म्हणून, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे प्रवर्धक गुणधर्म, तसेच इलेक्ट्रॉन ट्यूब्स, पासच्या वैशिष्ट्यपूर्णतेचे वैशिष्ट्य दर्शविण्याचा सल्ला दिला जातो.

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा उतार

वैशिष्ट्यपूर्ण S कमाल च्या उताराचे कमाल मूल्य U C. आणि =0 असताना गाठले जाते. या प्रकरणात, S max चे संख्यात्मक मूल्य त्याच्या इलेक्ट्रोड्सवरील शून्य पूर्वाग्रहांवर FET चॅनेलच्या चालकतेच्या बरोबरीचे आहे.

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या वैशिष्ट्यांची तीव्रता द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरपेक्षा 1-2 ऑर्डरची तीव्रता कमी आहे, म्हणून, कमी लोड प्रतिरोधकतेवर, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरवरील कॅस्केडचा फायदा समानतेच्या लाभापेक्षा कमी असतो. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरवर कॅसकेड.

पीटीच्या कार्य बिंदूवर वैशिष्ट्याच्या तीव्रतेसाठी अभिव्यक्ती (1) वापरून प्राप्त केली जाईल:

जेथे U c.i - गेट-स्रोत व्होल्टेज ज्यावर S ची गणना केली जाते;

संबंध (3) आम्हाला दोन ज्ञात पॅरामीटर्समधून तिसरे मोजण्याची परवानगी देतो.

ब्रेकडाउन व्होल्टेज.फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची ब्रेकडाउन यंत्रणा गेट-चॅनेल जंक्शनमध्ये हिमस्खलन प्रक्रियेच्या घटनेद्वारे स्पष्ट केली जाऊ शकते. गेट-चॅनेल डायोडचा रिव्हर्स व्होल्टेज गेटच्या लांबीच्या बाजूने बदलतो, चॅनेलच्या ड्रेनच्या शेवटी कमाल मूल्यापर्यंत पोहोचतो. येथे फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे ब्रेकडाउन होते. जर ड्रेन आणि स्त्रोत टर्मिनल एकमेकांशी बदलले गेले तर ब्रेकडाउन व्होल्टेज फारसा बदलणार नाही. उदाहरणार्थ, KP102 ट्रान्झिस्टरसाठी, जेव्हा गेट आणि ड्रेनमधील एकूण व्होल्टेज 30 V असते तेव्हा ब्रेकडाउन होते. हे व्होल्टेज किमान आहे; खरं तर, ब्रेकडाउन व्होल्टेज सरासरी 55 V आहे आणि काही घटनांमध्ये ते 120 V पर्यंत पोहोचते.

विघटन झाल्यामुळे नियंत्रण p-n जंक्शनसह FET अयशस्वी होऊ शकत नाही, जर विघटित शक्ती स्वीकार्य शक्तीपेक्षा जास्त नसेल. सामान्य ऑपरेटिंग मोडमध्ये ब्रेकडाउन झाल्यानंतर, हे ट्रान्झिस्टर त्यांचे कार्यप्रदर्शन पुनर्संचयित करतात. पी-एन-जंक्शन ट्रान्झिस्टरची ही मालमत्ता त्यांना एमओएस ट्रान्झिस्टरपेक्षा एक सुप्रसिद्ध फायदा देते, ज्यामध्ये ब्रेकडाउन स्पष्टपणे डिव्हाइस अपयशी ठरते.

तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की पी-एन जंक्शन असलेल्या FET साठी ब्रेकडाउन नेहमीच निरुपद्रवी नसते. ट्रान्झिस्टरच्या पॅरामीटर्सवर त्याच्या प्रभावाची डिग्री गेटमधून वाहणार्या विद्युत् प्रवाहाच्या मूल्य आणि कालावधीद्वारे निर्धारित केली जाते. तर, ब्रेकडाउनच्या परिणामी, सामान्य मोडमध्ये गेट गळतीचा प्रवाह वाढू शकतो.

चॅनल डायनॅमिक प्रतिकार आर तेअभिव्यक्तीने परिभाषित केले आहे

U s.i \u003d 0 आणि अनियंत्रित पूर्वाग्रह U s.i वरील हा प्रतिकार ट्रान्झिस्टर पॅरामीटर्सच्या संदर्भात व्यक्त केला जाऊ शकतो:

उत्पत्तीजवळ कमी ड्रेन-स्रोत व्होल्टेजवर, गेट व्होल्टेजवर अवलंबून, FET व्हेरिएबल ओमिक रेझिस्टन्सप्रमाणे वागते. ड्रेन व्होल्टेजची ध्रुवीयता उलट असली तरीही हे सत्य राहते (आकृती 4 पहा); गेटवरील व्होल्टेज ड्रेनच्या व्होल्टेजपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

आता फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर म्हणजे काय ते जाणून घेऊ. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर जुन्या सर्किटरी आणि आधुनिक दोन्हीमध्ये खूप सामान्य आहेत. आता इन्सुलेटेड गेट असलेली उपकरणे मोठ्या प्रमाणात वापरली जातात आणि आज आपण फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे प्रकार आणि त्यांच्या वैशिष्ट्यांबद्दल बोलू. लेखात, मी स्वतंत्र ठिकाणी द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरशी तुलना करेन.

व्याख्या

फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर हा एक अर्धसंवाहक आहे जो इलेक्ट्रिक फील्डद्वारे नियंत्रित केला जातो.द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरच्या सरावाच्या दृष्टीने हा मुख्य फरक आहे, जो विद्युत् प्रवाहाद्वारे नियंत्रित केला जातो. स्त्रोताच्या सापेक्ष गेटवर लागू केलेल्या व्होल्टेजद्वारे विद्युत क्षेत्र तयार केले जाते. कंट्रोल व्होल्टेजची ध्रुवीयता ट्रान्झिस्टर चॅनेलच्या प्रकारावर अवलंबून असते. इलेक्ट्रॉनिक व्हॅक्यूम ट्यूबसह येथे एक चांगले साधर्म्य आहे.

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे दुसरे नाव एकध्रुवीय आहे. "UNO" म्हणजे एक. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरमध्ये, चॅनेलच्या प्रकारावर अवलंबून, विद्युत प्रवाह फक्त एका प्रकारच्या वाहक, छिद्र किंवा इलेक्ट्रॉनद्वारे चालविला जातो. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरमध्ये, विद्युत् प्रवाह दोन प्रकारच्या चार्ज वाहकांपासून तयार केला जातो - इलेक्ट्रॉन आणि छिद्र, उपकरणांच्या प्रकाराकडे दुर्लक्ष करून. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर सामान्यतः यामध्ये विभागले जाऊ शकतात:

नियंत्रण p-n-जंक्शनसह ट्रान्झिस्टर;

इन्सुलेटेड गेट ट्रान्झिस्टर.

ते दोन्ही एन-चॅनेल आणि पी-चॅनेल असू शकतात, की उघडण्यासाठी पहिल्याच्या गेटवर सकारात्मक नियंत्रण व्होल्टेज लागू करणे आवश्यक आहे आणि दुसऱ्यासाठी - स्त्रोताच्या संदर्भात नकारात्मक.

सर्व प्रकारच्या फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरमध्ये तीन आउटपुट असतात (कधीकधी 4, परंतु क्वचितच, मी फक्त सोव्हिएत लोकांना भेटलो आणि ते केसशी जोडलेले होते).

1. स्रोत (चार्ज वाहकांचा स्त्रोत, द्विध्रुवीय वर एमिटरचे अॅनालॉग).

2. ड्रेन (स्रोत पासून चार्ज वाहक प्राप्तकर्ता, द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरच्या कलेक्टरचे अॅनालॉग).

3. गेट (नियंत्रण इलेक्ट्रोड, दिवे वरील ग्रिडचे अॅनालॉग आणि द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरवरील बेस).

नियंत्रण pn जंक्शनसह ट्रान्झिस्टर

ट्रान्झिस्टरमध्ये खालील क्षेत्रे असतात:

4. शटर.

इमेजमध्ये तुम्हाला अशा ट्रान्झिस्टरची योजनाबद्ध रचना दिसते, लीड्स गेट, सोर्स आणि ड्रेनच्या मेटलायझ्ड विभागांशी जोडलेले आहेत. विशिष्ट सर्किटमध्ये (हे एक पी-चॅनेल डिव्हाइस आहे), गेट एक एन-लेयर आहे, चॅनेल प्रदेश (पी-लेयर) पेक्षा कमी प्रतिरोधकता आहे आणि यासाठी पी-प्रदेशात पीएन जंक्शन क्षेत्र अधिक स्थित आहे. कारण

a - n-प्रकार फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर, b - p-प्रकार फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर

लक्षात ठेवणे सोपे करण्यासाठी, डायोडचे पदनाम लक्षात ठेवा, जेथे बाण p-क्षेत्रापासून n-क्षेत्राकडे निर्देशित करतो. येथे देखील.

पहिली अवस्था म्हणजे बाह्य व्होल्टेज लागू करणे.

जर अशा ट्रान्झिस्टरवर व्होल्टेज लागू केले असेल, तसेच ड्रेनवर आणि स्त्रोताला वजा केल्यास, त्यातून मोठा प्रवाह वाहेल, तो केवळ चॅनेल प्रतिकार, बाह्य प्रतिकार आणि उर्जा स्त्रोताच्या अंतर्गत प्रतिकारांद्वारे मर्यादित असेल. साधारणपणे बंद केलेल्या किल्लीने साधर्म्य काढता येते. या प्रवाहाला Isnach किंवा Uzi=0 वर प्रारंभिक ड्रेन करंट म्हणतात.

नियंत्रण p-n जंक्शन असलेले फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर, गेटवर कंट्रोल व्होल्टेज लागू न करता, शक्य तितके उघडे आहे.

ड्रेन आणि स्त्रोताला व्होल्टेज अशा प्रकारे लागू केले जाते:

मुख्य चार्ज वाहक स्त्रोताद्वारे ओळखले जातात!

याचा अर्थ असा की जर ट्रान्झिस्टर पी-चॅनेल असेल, तर उर्जा स्त्रोताचे सकारात्मक टर्मिनल स्त्रोताशी जोडलेले आहे, कारण. मुख्य वाहक छिद्र आहेत (सकारात्मक चार्ज वाहक) - ही तथाकथित छिद्र चालकता आहे. एन-चॅनेल ट्रान्झिस्टर स्त्रोताशी जोडलेले असल्यास, उर्जा स्त्रोताचे ऋण टर्मिनल, कारण त्यामध्ये, मुख्य चार्ज वाहक इलेक्ट्रॉन आहेत (नकारात्मक चार्ज वाहक).

स्त्रोत मुख्य चार्ज वाहकांचा स्त्रोत आहे.

अशा परिस्थितीच्या सिम्युलेशनचे परिणाम येथे आहेत. डावीकडे पी-चॅनेल आहे आणि उजवीकडे एन-चॅनेल ट्रान्झिस्टर आहे.

दुसरी अवस्था - गेटवर व्होल्टेज लावा

जेव्हा p-चॅनेलसाठी स्त्रोत (Uzi) च्या सापेक्ष गेटवर सकारात्मक व्होल्टेज लागू केला जातो आणि n-चॅनेलसाठी नकारात्मक असतो, तेव्हा तो विरुद्ध दिशेने हलविला जातो, तेव्हा pn-जंक्शनचे क्षेत्र चॅनेलच्या दिशेने विस्तारते. . परिणामी, चॅनेलची रुंदी कमी होते, वर्तमान कमी होते. गेट व्होल्टेज ज्यावर स्विचमधून विद्युत प्रवाह वाहत नाही त्याला कटऑफ व्होल्टेज म्हणतात.

कटऑफ व्होल्टेज गाठले आहे आणि की पूर्णपणे बंद आहे. सिम्युलेशन परिणामांसह चित्र p-चॅनेल (डावीकडे) आणि n-चॅनेल (उजवीकडे) डोंगलसाठी अशी स्थिती दर्शवते. तसे, इंग्रजीमध्ये अशा ट्रान्झिस्टरला जेएफईटी म्हणतात.

ट्रांझिस्टरचा ऑपरेटिंग मोड जेव्हा व्होल्टेज Uzi एकतर शून्य किंवा उलट असतो. रिव्हर्स व्होल्टेजमुळे, तुम्ही "ट्रान्झिस्टर कव्हर" करू शकता, ते क्लास ए अॅम्प्लिफायर्स आणि इतर सर्किट्समध्ये वापरले जाते जेथे गुळगुळीत नियमन आवश्यक आहे.

कटऑफ मोड येतो जेव्हा Uzi = Ucutoff प्रत्येक ट्रान्झिस्टरसाठी ते वेगळे असते, परंतु कोणत्याही परिस्थितीत ते उलट दिशेने लागू केले जाते.

वैशिष्ट्ये, VAC

आउटपुट वैशिष्ट्य एक आलेख आहे जे विविध गेट व्होल्टेजवर Usi (ड्रेन आणि स्त्रोत टर्मिनल्सवर लागू) वरील ड्रेन करंटचे अवलंबन दर्शविते.

ते तीन भागात विभागले जाऊ शकते. प्रथम (ग्राफच्या डाव्या बाजूला) आपण ओमिक प्रदेश पाहतो - या अंतरामध्ये, ट्रान्झिस्टर एका रेझिस्टरप्रमाणे वागतो, प्रवाह जवळजवळ रेषीयपणे वाढतो, एका विशिष्ट स्तरावर पोहोचतो, संपृक्तता प्रदेशात जातो (मध्यभागी आलेख).

आलेखाच्या उजव्या बाजूला, आपण पाहतो की विद्युत प्रवाह पुन्हा वाढू लागतो, हे ब्रेकडाउन क्षेत्र आहे, ट्रान्झिस्टर येथे नसावे. आकृतीमध्ये दर्शविलेली सर्वात वरची शाखा शून्य Uzi येथे विद्युत प्रवाह आहे, आपण पाहतो की येथे सर्वात मोठा प्रवाह आहे.

Uzi व्होल्टेज जितका जास्त असेल तितका ड्रेन करंट कमी होईल. प्रत्येक फांद्या गेटवर 0.5 व्होल्टने भिन्न असतात. आम्ही सिम्युलेशनद्वारे पुष्टी केली आहे.

ड्रेन-गेटचे वैशिष्ट्य येथे दर्शविले आहे, म्हणजे. त्याच ड्रेन-स्रोत व्होल्टेजवरील गेटवरील व्होल्टेजवर ड्रेन करंटचे अवलंबन (या उदाहरणात, 10V), येथे ग्रिड पिच देखील 0.5V आहे, आपण पुन्हा पाहतो की Uzi व्होल्टेज 0 च्या जवळ असेल तितके मोठे निचरा प्रवाह.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरमध्ये, वर्तमान हस्तांतरण गुणांक किंवा लाभ असे पॅरामीटर होते, ते B किंवा H21e किंवा Hfe म्हणून नियुक्त केले गेले होते. फील्डमध्ये, व्होल्टेज वाढवण्याची क्षमता प्रदर्शित करण्यासाठी, स्टिपनेस वापरला जातो, ज्याला S अक्षराने सूचित केले जाते.

म्हणजेच, उतार दर्शवितो की ड्रेन करंट किती मिलीअँप (किंवा अँपिअर) स्थिर ड्रेन-स्रोत व्होल्टेजसह व्होल्टच्या संख्येने गेट-स्रोत व्होल्टेजमध्ये वाढ होते. हे ड्रेन-गेट वैशिष्ट्यावरून मोजले जाऊ शकते, वरील उदाहरणात उतार सुमारे 8 mA/V आहे.

स्विचिंग योजना

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरप्रमाणे, तीन विशिष्ट स्विचिंग सर्किट्स आहेत:

1. सामान्य स्त्रोतासह (a). हे बर्याचदा वापरले जाते, वर्तमान आणि शक्ती वाढवते.

2. सामान्य शटरसह (b). क्वचित वापरलेले, कमी इनपुट प्रतिबाधा, फायदा नाही.

3. कॉमन ड्रेन (c) सह. व्होल्टेज वाढ 1 च्या जवळ आहे, इनपुट प्रतिबाधा जास्त आहे आणि आउटपुट कमी आहे. दुसरे नाव स्त्रोत अनुयायी आहे.

वैशिष्ट्ये, फायदे, तोटे

फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा मुख्य फायदा उच्च इनपुट प्रतिबाधा. इनपुट प्रतिरोध हे वर्तमान ते गेट-स्रोत व्होल्टेजचे गुणोत्तर आहे. ऑपरेशनचे सिद्धांत इलेक्ट्रिक फील्ड वापरून नियंत्रणात असते आणि जेव्हा व्होल्टेज लागू होते तेव्हा ते तयार होते. ते आहे FETs व्होल्टेज नियंत्रित आहेत.

• व्यावहारिकरित्या नियंत्रण प्रवाह वापरत नाही,ते नियंत्रण गमावणे, सिग्नल विकृती कमी करते,सिग्नल स्रोत वर्तमान ओव्हरलोड...

सरासरी वारंवारता FET कामगिरी द्विध्रुवीय पेक्षा चांगली आहे, हे द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरच्या क्षेत्रांमध्ये चार्ज वाहकांच्या "रिसॉर्प्शन" साठी कमी वेळ आवश्यक आहे या वस्तुस्थितीमुळे आहे. काही आधुनिक द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरपेक्षाही श्रेष्ठ असू शकतात, हे अधिक प्रगत तंत्रज्ञानाचा वापर, पायाची रुंदी कमी करणे आणि इतर गोष्टींमुळे आहे.

फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची कमी आवाज पातळी द्विध्रुवीय प्रमाणे चार्ज इंजेक्शन प्रक्रियेच्या अनुपस्थितीमुळे आहे.

तापमान बदल अंतर्गत स्थिरता.

प्रवाहकीय अवस्थेत कमी उर्जा वापर - आपल्या उपकरणांची अधिक कार्यक्षमता.

उच्च इनपुट प्रतिबाधा वापरण्याचे सर्वात सोपे उदाहरण म्हणजे ध्वनिक ध्वनिक गिटारला पायझो पिकअपसह आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक पिकअपसह इलेक्ट्रिक गिटारला कमी इनपुट प्रतिबाधा असलेल्या लाइन इनपुटशी जोडण्यासाठी जुळणारी उपकरणे.

कमी इनपुट प्रतिबाधामुळे इनपुट सिग्नल कमी होऊ शकतो, सिग्नलच्या वारंवारतेनुसार त्याचा आकार वेगवेगळ्या प्रमाणात विकृत होतो. याचा अर्थ असा आहे की आपल्याला उच्च इनपुट प्रतिबाधासह कॅस्केड सादर करून हे टाळण्याची आवश्यकता आहे. अशा उपकरणाचा सर्वात सोपा आकृती येथे आहे. संगणक ऑडिओ कार्डच्या लाइन-इन इनपुटमध्ये इलेक्ट्रिक गिटार कनेक्ट करण्यासाठी योग्य. त्यासह, आवाज उजळ होईल आणि लाकूड अधिक समृद्ध होईल.

मुख्य गैरसोय असा आहे की अशा ट्रान्झिस्टर स्थिर घाबरतात. आपण विद्युतीकृत हातांनी एक घटक घेऊ शकता आणि ते त्वरित अयशस्वी होईल, फील्डच्या मदतीने की नियंत्रित करण्याचा हा परिणाम आहे. विशेष ब्रेसलेटद्वारे जमिनीवर जोडलेल्या डायलेक्ट्रिक ग्लोव्हजमध्ये त्यांच्यासोबत काम करण्याची शिफारस केली जाते, कमी-व्होल्टेज सोल्डरिंग लोखंडाच्या इन्सुलेटेड टीपसह, आणि ट्रान्झिस्टर लीड्स इन्स्टॉलेशन दरम्यान लहान करण्यासाठी वायरने बांधले जाऊ शकतात.

आधुनिक उपकरणे व्यावहारिकदृष्ट्या यापासून घाबरत नाहीत, कारण प्रवेशद्वारावर झेनर डायोड्स सारखी संरक्षक उपकरणे तयार केली जाऊ शकतात, जे व्होल्टेज ओलांडल्यावर कार्य करतात.

कधीकधी नवशिक्या रेडिओ हौशींसाठी, भीती मूर्खपणाच्या टप्प्यापर्यंत पोहोचते, जसे की तुमच्या डोक्यावर फॉइल कॅप घालणे. वर वर्णन केलेले सर्व काही, जरी ते अनिवार्य आहे, परंतु कोणत्याही अटींचे पालन न केल्याने डिव्हाइसच्या अपयशाची हमी मिळत नाही.

इन्सुलेटेड गेट फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर

या प्रकारचे ट्रान्झिस्टर सक्रियपणे सेमीकंडक्टर नियंत्रित स्विच म्हणून वापरले जातात. शिवाय, ते बहुतेकदा की मोडमध्ये कार्य करतात (दोन स्थिती "चालू" आणि "बंद"). त्यांची अनेक नावे आहेत:

1. MIS ट्रान्झिस्टर (मेटल-डायलेक्ट्रिक-सेमिकंडक्टर).

2. MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर).

3. MOSFET ट्रान्झिस्टर (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर).

लक्षात ठेवा - हे फक्त एकाच नावाचे भिन्नता आहेत. डायलेक्ट्रिक किंवा ऑक्साईड ज्याला त्याला म्हणतात, ते गेटसाठी इन्सुलेटरची भूमिका बजावते. खालील चित्रात, इन्सुलेटर गेटजवळील n-क्षेत्र आणि गेटच्या दरम्यान ठिपके असलेला पांढरा झोन म्हणून दर्शविला आहे. हे सिलिकॉन डायऑक्साइडपासून बनवले जाते.

डायलेक्ट्रिक गेट इलेक्ट्रोड आणि सब्सट्रेट दरम्यान विद्युत संपर्क प्रतिबंधित करते. नियंत्रण p-n जंक्शनच्या विपरीत, ते जंक्शन विस्तार आणि चॅनेल ओव्हरलॅपच्या तत्त्वावर कार्य करत नाही, परंतु बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत अर्धसंवाहकातील चार्ज वाहकांची एकाग्रता बदलण्याच्या तत्त्वावर चालते. MOSFET दोन प्रकारात येतात:

1. अंगभूत चॅनेलसह.

2. प्रेरित चॅनेलसह

आकृतीमध्ये आपण अंगभूत चॅनेलसह ट्रान्झिस्टर पहा. त्यावरून आपण आधीच अंदाज लावू शकता की त्याच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत नियंत्रण p-n जंक्शनसह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसारखे दिसते, म्हणजे. जेव्हा गेट व्होल्टेज शून्य असते, तेव्हा स्विचमधून विद्युतप्रवाह वाहतो.

अशुद्धता चार्ज वाहक (n+) च्या उच्च सामग्रीसह वाढीव चालकता असलेले दोन क्षेत्र स्त्रोत आणि नाल्याजवळ तयार केले जातात. सब्सट्रेट हा पी-टाइप बेस आहे (या प्रकरणात).

कृपया लक्षात घ्या की क्रिस्टल (सबस्ट्रेट) स्त्रोताशी जोडलेले आहे; बर्याच पारंपारिक ग्राफिक चिन्हांवर, ते अशा प्रकारे काढले जाते. जेव्हा गेट व्होल्टेज वाढते, तेव्हा चॅनेलमध्ये ट्रान्सव्हर्स इलेक्ट्रिक फील्ड दिसते, ते चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉन्स) दूर करते आणि थ्रेशोल्ड Uz गाठल्यावर चॅनल बंद होते.

जेव्हा नकारात्मक गेट-स्रोत व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा ड्रेन करंट कमी होतो, ट्रान्झिस्टर बंद होऊ लागतो - याला डिप्लेशन मोड म्हणतात.

जेव्हा गेट-स्रोतवर सकारात्मक व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा उलट प्रक्रिया होते - इलेक्ट्रॉन आकर्षित होतात, वर्तमान वाढते. हा संवर्धन मोड आहे.

वरील सर्व अंगभूत N-प्रकार चॅनेल असलेल्या MOSFET साठी खरे आहे. जर p-प्रकारचे चॅनेल सर्व शब्द "इलेक्ट्रॉन्स" ला "छिद्र" मध्ये बदलत असेल, तर व्होल्टेज ध्रुवीकरण उलट होते.

या ट्रान्झिस्टरच्या डेटाशीटनुसार, गेट-स्रोत थ्रेशोल्ड व्होल्टेज एका व्होल्टच्या प्रदेशात आहे आणि त्याचे ठराविक मूल्य 1.2 V आहे, हे तपासूया.

विद्युतप्रवाह मायक्रोअँपमध्ये आहे. जर तुम्ही व्होल्टेज थोडे अधिक वाढवले ​​तर ते पूर्णपणे गायब होईल.

मी यादृच्छिकपणे एक ट्रान्झिस्टर निवडला आणि मला एक अत्यंत संवेदनशील उपकरण आढळले. मी व्होल्टेजची ध्रुवीयता बदलण्याचा प्रयत्न करेन जेणेकरून गेटची सकारात्मक क्षमता असेल, संवर्धन मोड तपासा.

1V च्या गेट व्होल्टेजवर, वर्तमान 0V च्या तुलनेत चार पटीने वाढले (या विभागातील पहिले चित्र). हे खालीलप्रमाणे आहे की, मागील प्रकारच्या ट्रान्झिस्टर आणि द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरच्या विपरीत, अतिरिक्त स्ट्रॅपिंगशिवाय, ते विद्युत प्रवाह वाढविण्यासाठी आणि कमी करण्यासाठी दोन्ही कार्य करू शकते. हे विधान अतिशय असभ्य आहे, परंतु पहिल्या अंदाजात त्याला अस्तित्वाचा अधिकार आहे.

आउटपुट वैशिष्ट्यामध्ये संवर्धन मोडच्या उपस्थितीचा अपवाद वगळता, येथे सर्व काही नियंत्रण संक्रमणासह ट्रान्झिस्टरसारखेच आहे.

ड्रेन-गेटच्या वैशिष्ट्यावर, हे स्पष्टपणे दिसून येते की नकारात्मक व्होल्टेजमुळे किल्ली कमी होणे आणि बंद करणे आणि गेटवर सकारात्मक व्होल्टेज - संवर्धन आणि किल्ली अधिक उघडणे.

प्रेरित चॅनेलसह MOSFETs गेटवर व्होल्टेज नसताना विद्युत प्रवाह चालवत नाहीत किंवा त्याऐवजी, तेथे विद्युत प्रवाह आहे, परंतु ते अत्यंत लहान आहे, कारण. हे सब्सट्रेट आणि जोरदारपणे डोप केलेले ड्रेन आणि स्त्रोत क्षेत्रांमधील उलट प्रवाह आहे.

इन्सुलेटेड गेट आणि प्रेरित चॅनेलसह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर हे सामान्यपणे उघडलेल्या कीचे अॅनालॉग आहे, कोणतेही विद्युत प्रवाह नाही.

गेट-स्रोत व्होल्टेजच्या उपस्थितीत, कारण आम्ही n-प्रकार प्रेरित चॅनेलचा विचार करतो, नंतर व्होल्टेज सकारात्मक आहे, फील्डच्या कृती अंतर्गत, नकारात्मक चार्ज वाहक गेट क्षेत्राकडे आकर्षित होतात.

अशा प्रकारे स्त्रोतापासून ड्रेनपर्यंत इलेक्ट्रॉनसाठी "कॉरिडॉर" दिसतो, अशा प्रकारे एक चॅनेल दिसते, ट्रान्झिस्टर उघडतो आणि त्यातून विद्युत प्रवाह वाहू लागतो. आमच्याकडे पी-टाइप सब्सट्रेट आहे, त्यातील मुख्य म्हणजे सकारात्मक चार्ज वाहक (छिद्र) आहेत, खूप कमी नकारात्मक वाहक आहेत, परंतु फील्डच्या क्रियेमुळे ते त्यांच्या अणूपासून दूर जातात आणि त्यांची हालचाल सुरू होते. म्हणून व्होल्टेजच्या अनुपस्थितीत वहन नसणे.

आउटपुट वैशिष्ट्य मागील गोष्टींसाठी समान पुनरावृत्ती होते, फरक एवढाच आहे की व्होल्टेज Uzi सकारात्मक होतात.

ड्रेन-गेट वैशिष्ट्य समान गोष्ट दर्शविते, फरक पुन्हा गेट व्होल्टेजमध्ये आहेत.

वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांचा विचार करताना, अक्षांसह विहित मूल्ये काळजीपूर्वक पाहणे अत्यंत महत्वाचे आहे.

की वर 12 V चा व्होल्टेज लावला गेला आणि आमच्याकडे गेटवर 0 आहे. ट्रान्झिस्टरमधून करंट वाहत नाही.

याचा अर्थ असा की ट्रान्झिस्टर पूर्णपणे उघडा आहे, जर तो नसता, तर या सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह 12/10 = 1.2 A असेल. नंतर, मी हे ट्रान्झिस्टर कसे कार्य करते याचा अभ्यास केला आणि मला आढळले की ते 4 व्होल्ट्सवर उघडण्यास सुरवात होते.

प्रत्येकी 0.1V जोडून, ​​माझ्या लक्षात आले की व्होल्टच्या प्रत्येक दशमांशासह, विद्युतप्रवाह अधिकाधिक वाढत आहे आणि 4.6 व्होल्टने ट्रान्झिस्टर जवळजवळ पूर्णपणे उघडले आहे, ड्रेन करंटमधील 20V ​​च्या गेट व्होल्टेजमधील फरक फक्त 41 एमए आहे. , 1.1 A वर हा मूर्खपणा आहे.

हा प्रयोग हे तथ्य प्रतिबिंबित करतो की प्रेरित चॅनेल ट्रान्झिस्टर जेव्हा थ्रेशोल्ड व्होल्टेज गाठला जातो तेव्हाच चालू होतो, जे त्यास स्विचिंग सर्किट्समध्ये स्विच म्हणून उत्तम प्रकारे कार्य करण्यास अनुमती देते. वास्तविक, IRF740 सर्वात सामान्य आहे.

गेट करंटच्या मोजमापांवरून असे दिसून आले की फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर प्रत्यक्षात जवळजवळ कोणतेही नियंत्रण प्रवाह वापरत नाहीत. 4.6 व्होल्टच्या व्होल्टेजवर, करंट फक्त 888 nA (नॅनो!!!) होता.

20V च्या व्होल्टेजवर, ते 3.55 μA (मायक्रो) होते. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरसाठी, ते 10 mA च्या ऑर्डरवर असेल, लाभावर अवलंबून, जे फील्ड ट्रान्झिस्टरपेक्षा हजारो पटीने जास्त आहे.

अशा व्होल्टेजसह सर्व कळा उघडत नाहीत, हे ते वापरल्या जाणार्‍या डिव्हाइसेसच्या सर्किटरीच्या डिझाइन आणि वैशिष्ट्यांमुळे आहे.

वेळेच्या पहिल्या क्षणी डिस्चार्ज केलेल्या कॅपेसिटन्ससाठी मोठ्या चार्जिंग करंटची आवश्यकता असते आणि दुर्मिळ कंट्रोल डिव्हाइसेस (पीडब्ल्यूएम कंट्रोलर्स आणि मायक्रोकंट्रोलर) मजबूत आउटपुट असतात, म्हणून ते फील्ड गेट्ससाठी ड्रायव्हर्स वापरतात, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर आणि दोन्हीमध्ये (इन्सुलेटेड द्विध्रुवीय गेट). हे एक अॅम्प्लिफायर आहे जे इनपुट सिग्नलला ट्रान्झिस्टर चालू आणि बंद करण्यासाठी पुरेशा प्रमाणात आणि वर्तमान शक्तीच्या आउटपुटमध्ये रूपांतरित करते. चार्ज करंट देखील गेटसह मालिकेतील रेझिस्टरद्वारे मर्यादित आहे.

त्याच वेळी, काही गेट्स मायक्रोकंट्रोलर पोर्टवरून रेझिस्टर (समान IRF740) द्वारे देखील नियंत्रित केले जाऊ शकतात. आम्ही या विषयाला स्पर्श केला आहे.

ते कंट्रोल गेटसह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसारखे दिसतात, परंतु UGO वर त्यापेक्षा वेगळे आहेत, जसे की ट्रान्झिस्टरमध्येच, गेट सब्सट्रेटपासून वेगळे केले जाते आणि मध्यभागी बाण चॅनेलचा प्रकार दर्शवितो, परंतु त्यापासून निर्देशित केला जातो. चॅनेलला सब्सट्रेट करा जर ते एन-चॅनेल मॉस्फेट असेल - शटरच्या दिशेने आणि त्याउलट.

प्रेरित चॅनेलसह की साठी:

हे असे दिसू शकते:

पिनच्या इंग्रजी नावांकडे लक्ष द्या, ते अनेकदा डेटाशीट आणि आकृत्यामध्ये सूचित केले जातात.

अंगभूत चॅनेलसह की साठी: