MOSFET ની મૂળભૂત સમજ

MOSFET, મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે ટૂંકું, એ ત્રણ-ટર્મિનલ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ છે જે પ્રવાહના પ્રવાહને નિયંત્રિત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ ઇફેક્ટનો ઉપયોગ કરે છે. નીચે MOSFET ની મૂળભૂત ઝાંખી છે:

1. વ્યાખ્યા અને વર્ગીકરણ

- વ્યાખ્યા: MOSFET એ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ છે જે ગેટ વોલ્ટેજને બદલીને ડ્રેઇન અને સ્ત્રોત વચ્ચેની વાહક ચેનલને નિયંત્રિત કરે છે. ગેટને સ્ત્રોતમાંથી અવાહક કરવામાં આવે છે અને ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી (સામાન્ય રીતે સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ) ના સ્તર દ્વારા ડ્રેઇન કરવામાં આવે છે, તેથી જ તેને ઇન્સ્યુલેટેડ ગેટ ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાંઝિસ્ટર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

- વર્ગીકરણ: MOSFETs ને વાહક ચેનલના પ્રકાર અને ગેટ વોલ્ટેજની અસરના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:

- N-ચેનલ અને P-ચેનલ MOSFETs: વાહક ચેનલના પ્રકાર પર આધાર રાખીને.

- એન્હાન્સમેન્ટ-મોડ અને ડિપ્લેશન-મોડ MOSFETs: વાહક ચેનલ પર ગેટ વોલ્ટેજના પ્રભાવના આધારે. તેથી, MOSFET ને ચાર પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે: N-ચેનલ ઉન્નતીકરણ-મોડ, N-ચેનલ અવક્ષય-મોડ, P-ચેનલ ઉન્નતીકરણ-મોડ, અને P-ચેનલ અવક્ષય-મોડ.

2. માળખું અને કાર્યકારી સિદ્ધાંત

- માળખું: MOSFET માં ત્રણ મૂળભૂત ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે: ગેટ (G), ડ્રેઇન (D), અને સ્ત્રોત (S). હળવા ડોપ્ડ સેમિકન્ડક્ટર સબસ્ટ્રેટ પર, સેમિકન્ડક્ટર પ્રોસેસિંગ તકનીકો દ્વારા અત્યંત ડોપ્ડ સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન વિસ્તારો બનાવવામાં આવે છે. આ પ્રદેશોને ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તર દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે, જે ગેટ ઇલેક્ટ્રોડ દ્વારા ટોચ પર હોય છે.

- કાર્યકારી સિદ્ધાંત: એન-ચેનલ એન્હાન્સમેન્ટ-મોડ MOSFET ને ઉદાહરણ તરીકે લેતા, જ્યારે ગેટ વોલ્ટેજ શૂન્ય હોય, ત્યારે ડ્રેઇન અને સ્ત્રોત વચ્ચે કોઈ વાહક ચેનલ હોતી નથી, તેથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી. જ્યારે ગેટ વોલ્ટેજ ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ સુધી વધે છે (જેને "ટર્ન-ઓન વોલ્ટેજ" અથવા "થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે), ત્યારે ગેટની નીચેનું ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર સબસ્ટ્રેટમાંથી ઈલેક્ટ્રોનને આકર્ષે છે અને વ્યુત્ક્રમ સ્તર (એન-પ્રકારનું પાતળું પડ) બનાવે છે. , વાહક ચેનલ બનાવવી. આ પ્રવાહને ડ્રેઇન અને સ્ત્રોત વચ્ચે વહેવા દે છે. આ વાહક ચેનલની પહોળાઈ, અને તેથી ડ્રેઇન વર્તમાન, ગેટ વોલ્ટેજની તીવ્રતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

3. મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

- ઉચ્ચ ઇનપુટ ઇમ્પીડેન્સ: ગેટ સ્ત્રોતમાંથી ઇન્સ્યુલેટેડ હોવાથી અને ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર દ્વારા ડ્રેઇન કરવામાં આવે છે, તેથી MOSFET ની ઇનપુટ ઇમ્પીડેન્સ અત્યંત ઊંચી હોય છે, જે તેને ઉચ્ચ-અવબાધ સર્કિટ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

- ઓછો અવાજ: MOSFETs ઓપરેશન દરમિયાન પ્રમાણમાં ઓછો અવાજ ઉત્પન્ન કરે છે, જે તેમને સખત અવાજની જરૂરિયાતો સાથે સર્કિટ માટે આદર્શ બનાવે છે.

- સારી થર્મલ સ્થિરતા: MOSFETs ઉત્તમ થર્મલ સ્થિરતા ધરાવે છે અને તાપમાનની વિશાળ શ્રેણીમાં અસરકારક રીતે કાર્ય કરી શકે છે.

- ઓછો પાવર વપરાશ: MOSFET ચાલુ અને બંધ બંને સ્થિતિમાં ખૂબ જ ઓછી શક્તિ વાપરે છે, જે તેમને ઓછી-પાવર સર્કિટ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

- હાઇ સ્વિચિંગ સ્પીડ: વોલ્ટેજ-નિયંત્રિત ઉપકરણો હોવાને કારણે, MOSFETs ઝડપી સ્વિચિંગ ગતિ પ્રદાન કરે છે, જે તેમને ઉચ્ચ-આવર્તન સર્કિટ માટે આદર્શ બનાવે છે.

4. એપ્લિકેશન વિસ્તારો

MOSFET નો ઉપયોગ વિવિધ ઈલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ્સમાં થાય છે, ખાસ કરીને ઈન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ, પાવર ઈલેક્ટ્રોનિક્સ, કોમ્યુનિકેશન ડિવાઈસ અને કમ્પ્યુટર્સમાં. તેઓ એમ્પ્લીફિકેશન સર્કિટ, સ્વિચિંગ સર્કિટ, વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન સર્કિટ અને વધુમાં મૂળભૂત ઘટકો તરીકે સેવા આપે છે, સિગ્નલ એમ્પ્લીફિકેશન, સ્વિચિંગ કંટ્રોલ અને વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઈઝેશન જેવા કાર્યોને સક્ષમ કરે છે.

સારાંશમાં, MOSFET એ અનન્ય માળખું અને ઉત્કૃષ્ટ પ્રદર્શન લાક્ષણિકતાઓ સાથે આવશ્યક સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ છે. તે ઘણા ક્ષેત્રોમાં ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે.