MOSFETs کیسے کام کرتے ہیں۔

MOSFET کا کام کرنے کا اصول بنیادی طور پر اس کی منفرد ساختی خصوصیات اور برقی میدان کے اثرات پر مبنی ہے۔ مندرجہ ذیل ایک تفصیلی وضاحت ہے کہ MOSFETs کیسے کام کرتے ہیں:

 

I. MOSFET کا بنیادی ڈھانچہ

ایک MOSFET بنیادی طور پر ایک گیٹ (G)، ایک ذریعہ (S)، ایک نالی (D)، اور ایک ذیلی جگہ (B، کبھی کبھی تین ٹرمینل ڈیوائس بنانے کے لیے ماخذ سے منسلک ہوتا ہے) پر مشتمل ہوتا ہے۔ N-channel enhancement MOSFETs میں، سبسٹریٹ عام طور پر کم ڈوپڈ P-قسم کا سلکان مواد ہوتا ہے جس پر بالترتیب ماخذ اور نالی کے طور پر کام کرنے کے لیے دو انتہائی ڈوپڈ N-قسم کے علاقوں کو گھڑا جاتا ہے۔ پی قسم کے سبسٹریٹ کی سطح ایک بہت ہی پتلی آکسائیڈ فلم (سلیکان ڈائی آکسائیڈ) سے ایک موصل تہہ کے طور پر ڈھکی ہوئی ہے، اور گیٹ کے طور پر ایک الیکٹروڈ کھینچا جاتا ہے۔ یہ ڈھانچہ گیٹ کو P-قسم کے سیمی کنڈکٹر سبسٹریٹ، نالی اور ماخذ سے موصل بناتا ہے، اور اس لیے اسے ایک موصل گیٹ فیلڈ ایفیکٹ ٹیوب بھی کہا جاتا ہے۔

II آپریشن کا اصول

MOSFETs ڈرین کرنٹ (ID) کو کنٹرول کرنے کے لیے گیٹ سورس وولٹیج (VGS) کا استعمال کرتے ہوئے کام کرتے ہیں۔ خاص طور پر، جب لاگو مثبت گیٹ سورس وولٹیج، VGS، صفر سے زیادہ ہو تو گیٹ کے نیچے آکسائیڈ کی تہہ پر اوپری مثبت اور نچلا منفی برقی فیلڈ ظاہر ہوگا۔ یہ برقی میدان P-علاقے میں مفت الیکٹرانوں کو اپنی طرف متوجہ کرتا ہے، جس کی وجہ سے وہ آکسائیڈ کی تہہ کے نیچے جمع ہو جاتے ہیں، جبکہ P-علاقے میں سوراخوں کو پیچھے ہٹاتے ہیں۔ جیسے جیسے VGS بڑھتا ہے، برقی میدان کی طاقت بڑھ جاتی ہے اور متوجہ مفت الیکٹرانوں کا ارتکاز بڑھ جاتا ہے۔ جب VGS ایک مخصوص تھریشولڈ وولٹیج (VT) تک پہنچ جاتا ہے، تو خطے میں جمع ہونے والے مفت الیکٹرانوں کا ارتکاز اتنا بڑا ہوتا ہے کہ ایک نیا N-type خطہ (N-channel) تشکیل دے، جو نالی اور منبع کو جوڑنے والے پل کی طرح کام کرتا ہے۔ اس مقام پر، اگر ڈرین اور سورس کے درمیان ایک مخصوص ڈرائیونگ وولٹیج (VDS) موجود ہے، تو ڈرین کرنٹ ID بہنا شروع ہو جاتا ہے۔

III چلانے والے چینل کی تشکیل اور تبدیلی

کنڈکٹنگ چینل کی تشکیل MOSFET کے آپریشن کی کلید ہے۔ جب VGS VT سے بڑا ہوتا ہے تو کنڈکٹنگ چینل قائم ہوتا ہے اور ڈرین کرنٹ ID VGS اور VDS دونوں سے متاثر ہوتا ہے۔ VGS کنڈکٹنگ چینل کی چوڑائی اور شکل کو کنٹرول کرکے ID کو متاثر کرتا ہے، جبکہ VDS ID کو براہ راست ڈرائیونگ وولٹیج کے طور پر متاثر کرتا ہے۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ اگر کنڈکٹنگ چینل قائم نہیں ہے (یعنی VGS VT سے کم ہے)، تو پھر بھی اگر VDS موجود ہے، ڈرین کرنٹ ID ظاہر نہیں ہوتا ہے۔

چہارم MOSFETs کی خصوصیات

اعلی ان پٹ رکاوٹ:MOSFET کی ان پٹ رکاوٹ بہت زیادہ ہے، لامحدودیت کے قریب، کیونکہ گیٹ اور سورس ڈرین ریجن کے درمیان ایک موصل پرت ہے اور صرف ایک کمزور گیٹ کرنٹ ہے۔

کم آؤٹ پٹ رکاوٹ:MOSFETs وولٹیج پر قابو پانے والے آلات ہیں جن میں سورس ڈرین کرنٹ ان پٹ وولٹیج کے ساتھ تبدیل ہو سکتا ہے، اس لیے ان کی آؤٹ پٹ رکاوٹ چھوٹی ہے۔

مسلسل بہاؤ:سنترپتی علاقے میں کام کرتے وقت، MOSFET کا کرنٹ تقریباً سورس ڈرین وولٹیج میں تبدیلیوں سے متاثر نہیں ہوتا، جو بہترین مستقل کرنٹ فراہم کرتا ہے۔

 

اچھا درجہ حرارت استحکام:MOSFETs میں -55°C سے تقریباً +150°C تک وسیع آپریٹنگ درجہ حرارت ہے۔

V. درخواستیں اور درجہ بندی

MOSFETs بڑے پیمانے پر ڈیجیٹل سرکٹس، اینالاگ سرکٹس، پاور سرکٹس اور دیگر شعبوں میں استعمال ہوتے ہیں۔ آپریشن کی قسم کے مطابق، MOSFETs کو اضافہ اور کمی کی اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ کنڈکٹنگ چینل کی قسم کے مطابق، انہیں N-چینل اور P-چینل میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ ان مختلف قسم کے MOSFETs کے مختلف اطلاق کے منظرناموں میں اپنے فوائد ہیں۔

خلاصہ یہ کہ MOSFET کا کام کرنے والا اصول گیٹ سورس وولٹیج کے ذریعے کنڈکٹنگ چینل کی تشکیل اور تبدیلی کو کنٹرول کرنا ہے، جس کے نتیجے میں ڈرین کرنٹ کے بہاؤ کو کنٹرول کیا جاتا ہے۔ اس کا زیادہ ان پٹ مائبادا، کم آؤٹ پٹ مائبادا، مسلسل کرنٹ اور درجہ حرارت کا استحکام MOSFETs کو الیکٹرانک سرکٹس میں ایک اہم جز بناتا ہے۔