MOSFET سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں سب سے بنیادی اجزاء میں سے ایک ہے۔ الیکٹرانک سرکٹس میں، MOSFET عام طور پر پاور ایمپلیفائر سرکٹس یا سوئچنگ پاور سپلائی سرکٹس میں استعمال ہوتا ہے اور بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ نیچے،اولوکیآپ کو MOSFET کے کام کرنے کے اصول کی تفصیلی وضاحت دے گا اور MOSFET کی اندرونی ساخت کا تجزیہ کرے گا۔
کیا ہےMOSFET
MOSFET، میٹل آکسائڈ سیمی کنڈکٹر فائلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر (MOSFET)۔ یہ ایک فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر ہے جسے اینالاگ سرکٹس اور ڈیجیٹل سرکٹس میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے "چینل" (ورکنگ کیریئر) کے قطبی فرق کے مطابق، اسے دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: "N-type" اور "P-type"، جنہیں اکثر NMOS اور PMOS کہا جاتا ہے۔
MOSFET کام کرنے کے اصول
MOSFET کو ورکنگ موڈ کے مطابق بڑھانے کی قسم اور کمی کی قسم میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ افزائش کی قسم MOSFET سے مراد ہے جب کوئی تعصب وولٹیج لاگو نہیں ہوتا ہے اور کوئی کنکشن نہیں ہوتا ہے۔ڈکٹیو چینل۔ کمی کی قسم MOSFET سے مراد ہے جب کوئی تعصب وولٹیج لاگو نہیں ہوتا ہے۔ ایک ترسیلی چینل ظاہر ہوگا۔
اصل ایپلی کیشنز میں، صرف N-channel enhancement type اور P-channel enhancement type MOSFETs ہیں۔ چونکہ NMOSFETs میں ریاست پر چھوٹی مزاحمت ہوتی ہے اور وہ تیار کرنے میں آسان ہیں، NMOS اصل ایپلی کیشنز میں PMOS سے زیادہ عام ہے۔
اضافہ موڈ MOSFET
اینہانسمنٹ موڈ MOSFET کے ڈرین D اور سورس S کے درمیان دو بیک ٹو بیک پی این جنکشن ہیں۔ جب گیٹ سورس وولٹیج VGS=0، یہاں تک کہ اگر ڈرین سورس وولٹیج VDS کو شامل کیا جاتا ہے، تو ہمیشہ ایک PN جنکشن الٹ متعصب حالت میں ہوتا ہے، اور ڈرین اور سورس کے درمیان کوئی کنڈکٹیو چینل نہیں ہوتا ہے (کوئی کرنٹ بہاؤ نہیں ہوتا ہے۔ )۔ لہذا، اس وقت ڈرین کرنٹ ID=0۔
اس وقت، اگر گیٹ اور سورس کے درمیان فارورڈ وولٹیج کا اضافہ کیا جائے۔ یعنی، VGS>0، پھر گیٹ الیکٹروڈ اور سلکان سبسٹریٹ کے درمیان SiO2 انسولیٹنگ پرت میں P-قسم کے سلکان سبسٹریٹ کے ساتھ منسلک گیٹ کے ساتھ ایک الیکٹرک فیلڈ تیار کیا جائے گا۔ چونکہ آکسائیڈ کی تہہ موصلیت کا باعث ہے، اس لیے گیٹ پر لگائی گئی وولٹیج VGS کرنٹ پیدا نہیں کر سکتی۔ آکسائیڈ پرت کے دونوں اطراف ایک کپیسیٹر تیار ہوتا ہے، اور VGS مساوی سرکٹ اس کپیسیٹر (کیپسیٹر) کو چارج کرتا ہے۔ اور ایک الیکٹرک فیلڈ بنائیں، جیسا کہ VGS آہستہ آہستہ بڑھتا ہے، گیٹ کے مثبت وولٹیج کی طرف راغب ہوتا ہے۔ الیکٹران کی ایک بڑی تعداد اس کیپیسیٹر (کیپیسیٹر) کے دوسری طرف جمع ہوتی ہے اور نالی سے ماخذ تک ایک این قسم کا کنڈکٹیو چینل بناتی ہے۔ جب VGS ٹیوب کے ٹرن آن وولٹیج VT سے زیادہ ہو جاتا ہے (عام طور پر تقریباً 2V)، N-چینل ٹیوب صرف چلنا شروع کر دیتی ہے، جس سے ڈرین کرنٹ ID پیدا ہوتا ہے۔ جب چینل پہلی بار ٹرن آن وولٹیج پیدا کرنا شروع کرتا ہے تو ہم گیٹ سورس وولٹیج کو کہتے ہیں۔ عام طور پر VT کے طور پر اظہار کیا جاتا ہے۔
گیٹ وولٹیج VGS کے سائز کو کنٹرول کرنے سے الیکٹرک فیلڈ کی طاقت یا کمزوری بدل جاتی ہے، اور ڈرین کرنٹ ID کے سائز کو کنٹرول کرنے کا اثر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ یہ MOSFETs کی ایک اہم خصوصیت بھی ہے جو کرنٹ کو کنٹرول کرنے کے لیے الیکٹرک فیلڈز کا استعمال کرتے ہیں، اس لیے انہیں فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر بھی کہا جاتا ہے۔
MOSFET اندرونی ساخت
کم نجاست کے ارتکاز کے ساتھ P قسم کے سلکان سبسٹریٹ پر، زیادہ ناپاکی کے ارتکاز کے ساتھ دو N+ علاقے بنائے جاتے ہیں، اور دو الیکٹروڈ دھاتی ایلومینیم سے نکالے جاتے ہیں تاکہ بالترتیب ڈرین ڈی اور سورس کے طور پر کام کر سکیں۔ اس کے بعد سیمی کنڈکٹر کی سطح ایک انتہائی پتلی سیلیکون ڈائی آکسائیڈ (SiO2) موصل پرت سے ڈھانپ دی جاتی ہے، اور گیٹ جی کے طور پر کام کرنے کے لیے نالی اور ماخذ کے درمیان موصل پرت پر ایلومینیم الیکٹروڈ نصب کیا جاتا ہے۔ سبسٹریٹ پر ایک الیکٹروڈ B بھی نکالا جاتا ہے، جو ایک N-چینل بڑھانے کے موڈ MOSFET کی تشکیل کرتا ہے۔ P-channel enhancement-type MOSFETs کی اندرونی تشکیل کے لیے بھی ایسا ہی ہے۔
N-channel MOSFET اور P-channel MOSFET سرکٹ کی علامتیں۔
اوپر کی تصویر MOSFET کے سرکٹ کی علامت کو ظاہر کرتی ہے۔ تصویر میں، D نالی ہے، S ذریعہ ہے، G گیٹ ہے، اور درمیان میں تیر سبسٹریٹ کی نمائندگی کرتا ہے۔ اگر تیر اندر کی طرف اشارہ کرتا ہے، تو یہ N-چینل MOSFET کی نشاندہی کرتا ہے، اور اگر تیر باہر کی طرف اشارہ کرتا ہے، تو یہ P-چینل MOSFET کی نشاندہی کرتا ہے۔
دوہری N-چینل MOSFET، دوہری P-چینل MOSFET اور N+P-چینل MOSFET سرکٹ کی علامتیں
درحقیقت، MOSFET مینوفیکچرنگ کے عمل کے دوران، فیکٹری چھوڑنے سے پہلے سبسٹریٹ ماخذ سے منسلک ہوتا ہے۔ لہذا، علامتی اصولوں میں، سبسٹریٹ کی نمائندگی کرنے والے تیر کی علامت کو بھی ماخذ سے منسلک ہونا چاہیے تاکہ نالی اور ماخذ میں فرق کیا جا سکے۔ MOSFET کے ذریعے استعمال ہونے والے وولٹیج کی قطبیت ہمارے روایتی ٹرانزسٹر کی طرح ہے۔ N-چینل NPN ٹرانجسٹر کی طرح ہے۔ ڈرین D مثبت الیکٹروڈ سے منسلک ہے اور ذریعہ S منفی الیکٹروڈ سے منسلک ہے۔ جب گیٹ G میں مثبت وولٹیج ہوتا ہے، تو ایک کنڈکٹیو چینل بنتا ہے اور N-چینل MOSFET کام کرنا شروع کر دیتا ہے۔ اسی طرح پی چینل پی این پی ٹرانزسٹر کی طرح ہے۔ ڈرین D منفی الیکٹروڈ سے منسلک ہوتا ہے، سورس S مثبت الیکٹروڈ سے منسلک ہوتا ہے، اور جب گیٹ G میں منفی وولٹیج ہوتا ہے، تو ایک کنڈکٹیو چینل بنتا ہے اور P-چینل MOSFET کام کرنا شروع کر دیتا ہے۔
MOSFET سوئچنگ نقصان کا اصول
چاہے یہ NMOS ہو یا PMOS، اس کے آن ہونے کے بعد ایک ترسیل اندرونی مزاحمت پیدا ہوتی ہے، تاکہ کرنٹ اس اندرونی مزاحمت پر توانائی استعمال کرے۔ استعمال ہونے والی توانائی کے اس حصے کو ترسیل کی کھپت کہا جاتا ہے۔ چھوٹی ترسیل کی اندرونی مزاحمت کے ساتھ MOSFET کا انتخاب مؤثر طریقے سے ترسیل کی کھپت کو کم کر دے گا۔ کم طاقت والے MOSFETs کی موجودہ اندرونی مزاحمت عام طور پر دسیوں milliohms کے ارد گرد ہوتی ہے، اور اس میں کئی milliohms بھی ہیں۔
جب MOS کو آن کیا جاتا ہے اور اسے ختم کیا جاتا ہے، تو اسے فوری طور پر محسوس نہیں ہونا چاہیے۔ MOS کے دونوں طرف کے وولٹیج میں مؤثر کمی ہوگی، اور اس کے ذریعے بہنے والے کرنٹ میں اضافہ ہوگا۔ اس مدت کے دوران، MOSFET کا نقصان وولٹیج اور کرنٹ کی پیداوار ہے، جو کہ سوئچنگ نقصان ہے۔ عام طور پر، سوئچنگ کے نقصانات ترسیل کے نقصانات سے کہیں زیادہ ہوتے ہیں، اور سوئچنگ فریکوئنسی جتنی تیز ہوگی، نقصانات اتنے ہی زیادہ ہوں گے۔
ترسیل کے وقت وولٹیج اور کرنٹ کی پیداوار بہت بڑی ہے، جس کے نتیجے میں بہت بڑے نقصانات ہوتے ہیں۔ سوئچنگ کے نقصانات کو دو طریقوں سے کم کیا جا سکتا ہے۔ ایک سوئچنگ کے وقت کو کم کرنا ہے، جو ہر ٹرن آن کے دوران نقصان کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتا ہے۔ دوسرا سوئچنگ فریکوئنسی کو کم کرنا ہے، جو فی یونٹ وقت میں سوئچ کی تعداد کو کم کر سکتا ہے۔
مندرجہ بالا MOSFET کے کام کرنے والے اصول کے خاکے کی تفصیلی وضاحت اور MOSFET کی اندرونی ساخت کا تجزیہ ہے۔ MOSFET کے بارے میں مزید جاننے کے لیے، آپ کو MOSFET تکنیکی مدد فراہم کرنے کے لیے OLUKEY سے مشورہ کرنے میں خوش آمدید!
پوسٹ ٹائم: دسمبر-16-2023
