MOSFETs ਕਿਵੇਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ

MOSFET ਦਾ ਕੰਮ ਕਰਨ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇਸਦੀਆਂ ਵਿਲੱਖਣ ਢਾਂਚਾਗਤ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ 'ਤੇ ਅਧਾਰਤ ਹੈ। ਹੇਠਾਂ MOSFETs ਕਿਵੇਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ ਇਸਦੀ ਵਿਸਤ੍ਰਿਤ ਵਿਆਖਿਆ ਹੈ:

I. MOSFET ਦੀ ਮੂਲ ਬਣਤਰ

ਇੱਕ MOSFET ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਗੇਟ (G), ਇੱਕ ਸਰੋਤ (S), ਇੱਕ ਡਰੇਨ (D), ਅਤੇ ਇੱਕ ਸਬਸਟਰੇਟ (B, ਕਈ ਵਾਰ ਤਿੰਨ-ਟਰਮੀਨਲ ਉਪਕਰਣ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਸਰੋਤ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ) ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਐਨ-ਚੈਨਲ ਐਨਹਾਂਸਮੈਂਟ MOSFETs ਵਿੱਚ, ਸਬਸਟਰੇਟ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਘੱਟ-ਡੋਪਡ ਪੀ-ਟਾਈਪ ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਮੱਗਰੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜਿਸ 'ਤੇ ਦੋ ਉੱਚ ਡੋਪਡ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਖੇਤਰ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਸਰੋਤ ਅਤੇ ਨਿਕਾਸ ਦੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਘੜੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਪੀ-ਟਾਈਪ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ ਇੱਕ ਬਹੁਤ ਹੀ ਪਤਲੀ ਆਕਸਾਈਡ ਫਿਲਮ (ਸਿਲਿਕਨ ਡਾਈਆਕਸਾਈਡ) ਨਾਲ ਇੱਕ ਇੰਸੂਲੇਟਿੰਗ ਪਰਤ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਢੱਕੀ ਹੋਈ ਹੈ, ਅਤੇ ਗੇਟ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਖਿੱਚਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਇਹ ਢਾਂਚਾ ਗੇਟ ਨੂੰ ਪੀ-ਟਾਈਪ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਬਸਟਰੇਟ, ਡਰੇਨ ਅਤੇ ਸਰੋਤ ਤੋਂ ਇੰਸੂਲੇਟ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਸਲਈ ਇਸਨੂੰ ਇਨਸੂਲੇਟਡ-ਗੇਟ ਫੀਲਡ ਇਫੈਕਟ ਟਿਊਬ ਵੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

II. ਕਾਰਵਾਈ ਦੇ ਅਸੂਲ

MOSFETs ਡਰੇਨ ਕਰੰਟ (ID) ਨੂੰ ਕੰਟਰੋਲ ਕਰਨ ਲਈ ਗੇਟ ਸੋਰਸ ਵੋਲਟੇਜ (VGS) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਜਦੋਂ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਗੇਟ ਸਰੋਤ ਵੋਲਟੇਜ, VGS, ਜ਼ੀਰੋ ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੇਟ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਆਕਸਾਈਡ ਪਰਤ 'ਤੇ ਇੱਕ ਉੱਪਰਲਾ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਅਤੇ ਹੇਠਲਾ ਨੈਗੇਟਿਵ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਦਿਖਾਈ ਦੇਵੇਗਾ। ਇਹ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਪੀ-ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਮੁਫਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਉਹ ਪੀ-ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਛੇਕਾਂ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਦੇ ਹੋਏ, ਆਕਸਾਈਡ ਪਰਤ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਇਕੱਠੇ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ VGS ਵਧਦਾ ਹੈ, ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਦੀ ਤਾਕਤ ਵਧਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਮੁਕਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ VGS ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਥ੍ਰੈਸ਼ਹੋਲਡ ਵੋਲਟੇਜ (VT) ਤੱਕ ਪਹੁੰਚਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇਕੱਠੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਮੁਫਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਐਨ-ਟਾਈਪ ਖੇਤਰ (ਐਨ-ਚੈਨਲ) ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਕਾਫੀ ਵੱਡਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਡਰੇਨ ਅਤੇ ਸਰੋਤ ਨੂੰ ਜੋੜਨ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਪੁਲ ਵਾਂਗ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਬਿੰਦੂ 'ਤੇ, ਜੇਕਰ ਡਰੇਨ ਅਤੇ ਸਰੋਤ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ ਖਾਸ ਡ੍ਰਾਇਵਿੰਗ ਵੋਲਟੇਜ (VDS) ਮੌਜੂਦ ਹੈ, ਤਾਂ ਡਰੇਨ ਮੌਜੂਦਾ ID ਵਹਿਣਾ ਸ਼ੁਰੂ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

III. ਸੰਚਾਲਨ ਚੈਨਲ ਦਾ ਗਠਨ ਅਤੇ ਤਬਦੀਲੀ

ਸੰਚਾਲਨ ਚੈਨਲ ਦਾ ਗਠਨ MOSFET ਦੇ ਸੰਚਾਲਨ ਦੀ ਕੁੰਜੀ ਹੈ. ਜਦੋਂ VGS VT ਤੋਂ ਵੱਡਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਸੰਚਾਲਨ ਚੈਨਲ ਸਥਾਪਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਡ੍ਰੇਨ ਮੌਜੂਦਾ ID VGS ਅਤੇ VDS ਦੋਵਾਂ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। VGS ਸੰਚਾਲਨ ਚੈਨਲ ਦੀ ਚੌੜਾਈ ਅਤੇ ਸ਼ਕਲ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਕੇ ID ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ VDS ID ਨੂੰ ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਡਰਾਈਵਿੰਗ ਵੋਲਟੇਜ ਵਜੋਂ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਨੋਟ ਕਰਨਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿ ਜੇਕਰ ਸੰਚਾਲਨ ਚੈਨਲ ਸਥਾਪਤ ਨਹੀਂ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ (ਭਾਵ, VGS VT ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੈ), ਤਾਂ ਭਾਵੇਂ VDS ਮੌਜੂਦ ਹੈ, ਡਰੇਨ ਮੌਜੂਦਾ ID ਨਹੀਂ ਹੈ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦੇ ਹਨ।

IV. MOSFETs ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ

ਉੱਚ ਇਨਪੁਟ ਰੁਕਾਵਟ:MOSFET ਦਾ ਇੰਪੁੱਟ ਇੰਪੁੱਟ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੈ, ਅਨੰਤਤਾ ਦੇ ਨੇੜੇ, ਕਿਉਂਕਿ ਗੇਟ ਅਤੇ ਸਰੋਤ-ਡਰੇਨ ਖੇਤਰ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ ਇੰਸੂਲੇਟਿੰਗ ਪਰਤ ਹੈ ਅਤੇ ਸਿਰਫ ਇੱਕ ਕਮਜ਼ੋਰ ਗੇਟ ਕਰੰਟ ਹੈ।

ਘੱਟ ਆਉਟਪੁੱਟ ਰੁਕਾਵਟ:MOSFETs ਵੋਲਟੇਜ-ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਯੰਤਰ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਸਰੋਤ-ਡਰੇਨ ਕਰੰਟ ਇਨਪੁਟ ਵੋਲਟੇਜ ਦੇ ਨਾਲ ਬਦਲ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇਸਲਈ ਉਹਨਾਂ ਦਾ ਆਉਟਪੁੱਟ ਰੁਕਾਵਟ ਛੋਟਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਨਿਰੰਤਰ ਵਹਾਅ:ਸੰਤ੍ਰਿਪਤ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਸਮੇਂ, MOSFET ਦਾ ਕਰੰਟ ਸਰੋਤ-ਡਰੇਨ ਵੋਲਟੇਜ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਦੁਆਰਾ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ, ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਨਿਰੰਤਰ ਕਰੰਟ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਚੰਗੀ ਤਾਪਮਾਨ ਸਥਿਰਤਾ:MOSFETs ਵਿੱਚ -55°C ਤੋਂ +150°C ਤੱਕ ਇੱਕ ਵਿਆਪਕ ਸੰਚਾਲਨ ਤਾਪਮਾਨ ਸੀਮਾ ਹੈ।

V. ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਅਤੇ ਵਰਗੀਕਰਨ

MOSFETs ਡਿਜੀਟਲ ਸਰਕਟਾਂ, ਐਨਾਲਾਗ ਸਰਕਟਾਂ, ਪਾਵਰ ਸਰਕਟਾਂ ਅਤੇ ਹੋਰ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਓਪਰੇਸ਼ਨ ਦੀ ਕਿਸਮ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, MOSFETs ਨੂੰ ਵਾਧਾ ਅਤੇ ਕਮੀ ਦੀਆਂ ਕਿਸਮਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼੍ਰੇਣੀਬੱਧ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ; ਸੰਚਾਲਨ ਚੈਨਲ ਦੀ ਕਿਸਮ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਐਨ-ਚੈਨਲ ਅਤੇ ਪੀ-ਚੈਨਲ ਵਿੱਚ ਸ਼੍ਰੇਣੀਬੱਧ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹਨਾਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ MOSFETs ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਦ੍ਰਿਸ਼ਾਂ ਵਿੱਚ ਆਪਣੇ ਫਾਇਦੇ ਹਨ।

ਸੰਖੇਪ ਵਿੱਚ, MOSFET ਦਾ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲ ਸਿਧਾਂਤ ਗੇਟ ਸਰੋਤ ਵੋਲਟੇਜ ਦੁਆਰਾ ਸੰਚਾਲਨ ਚੈਨਲ ਦੇ ਗਠਨ ਅਤੇ ਤਬਦੀਲੀ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਨਾ ਹੈ, ਜੋ ਬਦਲੇ ਵਿੱਚ ਡਰੇਨ ਕਰੰਟ ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਹ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸਦਾ ਉੱਚ ਇਨਪੁਟ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ, ਘੱਟ ਆਉਟਪੁੱਟ ਰੁਕਾਵਟ, ਨਿਰੰਤਰ ਕਰੰਟ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਸਥਿਰਤਾ MOSFETs ਨੂੰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਸਰਕਟਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹਿੱਸਾ ਬਣਾਉਂਦੀ ਹੈ।