નાના વોલ્ટેજ MOSFET ની ભૂમિકા શું છે?

ની ઘણી જાતો છેMOSFETs, મુખ્યત્વે જંકશન MOSFETs અને ઇન્સ્યુલેટેડ ગેટ MOSFETs બે કેટેગરીમાં વિભાજિત છે, અને તમામમાં N-ચેનલ અને P-ચેનલ પોઈન્ટ છે.

 

મેટલ-ઓક્સાઈડ-સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ-ઈફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર, જેને MOSFET તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે ડિપ્લેશન પ્રકાર MOSFET અને ઉન્નતીકરણ પ્રકાર MOSFET માં વહેંચાયેલું છે.

 

MOSFET ને સિંગલ-ગેટ અને ડ્યુઅલ-ગેટ ટ્યુબમાં પણ વિભાજિત કરવામાં આવે છે. ડ્યુઅલ-ગેટ MOSFET પાસે બે સ્વતંત્ર ગેટ G1 અને G2 છે, જે શ્રેણીમાં જોડાયેલા બે સિંગલ-ગેટ MOSFET ના સમકક્ષ નિર્માણથી અને બે ગેટ વોલ્ટેજ નિયંત્રણ દ્વારા તેના આઉટપુટ વર્તમાન ફેરફારો છે. ડ્યુઅલ-ગેટ MOSFETs ની આ લાક્ષણિકતા ઉચ્ચ-આવર્તન એમ્પ્લીફાયર, ગેઈન કંટ્રોલ એમ્પ્લીફાયર, મિક્સર અને ડીમોડ્યુલેટર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી વખતે ખૂબ જ સગવડ લાવે છે.

 

1, MOSFETપ્રકાર અને માળખું

MOSFET એક પ્રકારનો FET છે (બીજો પ્રકાર JFET છે), તેને ઉન્નત અથવા અવક્ષય પ્રકાર, P-ચેનલ અથવા N-ચેનલ કુલ ચાર પ્રકારોમાં ઉત્પાદિત કરી શકાય છે, પરંતુ માત્ર ઉન્નત એન-ચેનલ MOSFET અને ઉન્નત P-નો સૈદ્ધાંતિક ઉપયોગ. ચેનલ MOSFET, તેથી સામાન્ય રીતે NMOS તરીકે ઓળખાય છે, અથવા PMOS આ બે પ્રકારનો સંદર્ભ આપે છે. અવક્ષય પ્રકાર MOSFETs નો ઉપયોગ કેમ ન કરવો તે માટે, મૂળ કારણ શોધવાની ભલામણ કરશો નહીં. બે ઉન્નત MOSFETs વિશે, NMOS નો વધુ ઉપયોગ થાય છે, તેનું કારણ એ છે કે ઓન-રેઝિસ્ટન્સ નાની છે, અને ઉત્પાદનમાં સરળ છે. તેથી પાવર સપ્લાય અને મોટર ડ્રાઇવ એપ્લિકેશનને સ્વિચ કરવા માટે, સામાન્ય રીતે NMOS નો ઉપયોગ કરો. નીચેના ક્વોટ, પણ વધુ NMOS-આધારિત. MOSFET પરોપજીવી કેપેસીટન્સના ત્રણ પિન ત્રણ પિન વચ્ચે અસ્તિત્વમાં છે, જે અમારી જરૂરિયાતો નથી, પરંતુ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની મર્યાદાઓને કારણે છે. ડ્રાઇવ સર્કિટની ડિઝાઇન અથવા પસંદગીમાં પરોપજીવી કેપેસીટન્સનું અસ્તિત્વ થોડો સમય બચાવવા માટે, પરંતુ ટાળવાનો કોઈ રસ્તો નથી, અને પછી વિગતવાર પરિચય. MOSFET યોજનાકીય ડાયાગ્રામમાં, પરોપજીવી ડાયોડ વચ્ચેનો ડ્રેઇન અને સ્ત્રોત જોઈ શકાય છે. આને બોડી ડાયોડ કહેવામાં આવે છે, તર્કસંગત લોડ ચલાવવામાં, આ ડાયોડ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. માર્ગ દ્વારા, બોડી ડાયોડ ફક્ત એક જ MOSFET માં અસ્તિત્વમાં છે, સામાન્ય રીતે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ચિપની અંદર નથી.

 

2, MOSFET વહન લાક્ષણિકતાઓ

વહનનું મહત્વ એક સ્વીચ તરીકે છે, જે સ્વીચ બંધ કરવાની સમકક્ષ છે. NMOS લાક્ષણિકતાઓ, ચોક્કસ મૂલ્ય કરતાં વધુ Vgs વહન કરશે, જ્યારે સ્ત્રોત ગ્રાઉન્ડ (લો-એન્ડ ડ્રાઇવ) હોય ત્યારે ઉપયોગ માટે યોગ્ય હોય છે, ફક્ત ગેટ વોલ્ટેજ આવે છે. 4V અથવા 10V.PMOS લાક્ષણિકતાઓ પર, ચોક્કસ મૂલ્ય કરતાં ઓછી Vgs સંચાલન કરશે, જ્યારે સ્ત્રોત VCC (હાઇ-એન્ડ ડ્રાઇવ) સાથે જોડાયેલ હોય ત્યારે તે કિસ્સામાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય.

જો કે, અલબત્ત, પીએમઓએસ હાઇ-એન્ડ ડ્રાઇવર તરીકે ઉપયોગમાં લેવા માટે ખૂબ જ સરળ હોઈ શકે છે, પરંતુ ઑન-રેઝિસ્ટન્સ, ખર્ચાળ, ઓછા પ્રકારના એક્સચેન્જ અને અન્ય કારણોને લીધે, હાઇ-એન્ડ ડ્રાઇવરમાં, સામાન્ય રીતે હજી પણ એનએમઓએસનો ઉપયોગ કરે છે.

 

3, MOSFETસ્વિચિંગ નુકશાન

ભલે તે NMOS હોય કે PMOS, ઓન-રેઝિસ્ટન્સ અસ્તિત્વમાં આવ્યા પછી, જેથી કરંટ આ પ્રતિકારમાં ઊર્જાનો વપરાશ કરશે, વપરાશમાં લેવાયેલા ઊર્જાના આ ભાગને ઓન-રેઝિસ્ટન્સ નુકશાન કહેવાય છે. નાના ઓન-રેઝિસ્ટન્સ સાથે MOSFET પસંદ કરવાથી ઓન-રેઝિસ્ટન્સ નુકશાન ઘટશે. સામાન્ય લો-પાવર MOSFET ઓન-રેઝિસ્ટન્સ સામાન્ય રીતે દસ મિલિઓહમ્સમાં હોય છે, ત્યાં થોડા મિલિઓહમ્સ હોય છે. MOS ઑન-ટાઇમ અને કટ-ઑફમાં, સમગ્ર MOS માં વોલ્ટેજની તાત્કાલિક પૂર્ણતામાં ન હોવો જોઈએ, ત્યાં પડવાની પ્રક્રિયા છે, પ્રવાહ વધવાની પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, આ સમય દરમિયાન, MOSFET ની ખોટ છે. વોલ્ટેજ અને વર્તમાનના ઉત્પાદનને સ્વિચિંગ નુકશાન કહેવાય છે. સામાન્ય રીતે સ્વિચિંગ નુકશાન વહન નુકશાન કરતા ઘણું મોટું હોય છે, અને સ્વિચિંગ આવર્તન જેટલી ઝડપી હોય છે, તેટલું મોટું નુકસાન. વહનની ક્ષણે વોલ્ટેજ અને વર્તમાનનું મોટું ઉત્પાદન મોટું નુકસાન કરે છે. સ્વિચિંગના સમયને ટૂંકાવીને દરેક વહન પર નુકસાન ઘટાડે છે; સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સી ઘટાડવાથી યુનિટ સમય દીઠ સ્વિચની સંખ્યા ઓછી થાય છે. બંને અભિગમો સ્વિચિંગ નુકશાન ઘટાડી શકે છે.

 
4, MOSFET ડ્રાઇવ

દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટરની તુલનામાં, સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે MOSFET વાહક બનાવવા માટે કોઈ વર્તમાનની જરૂર નથી, માત્ર GS વોલ્ટેજ ચોક્કસ મૂલ્યથી ઉપર છે. આ કરવું સરળ છે, જો કે, અમને ઝડપની પણ જરૂર છે. MOSFET ની રચનામાં તમે જોઈ શકો છો કે GS, GD વચ્ચે પરોપજીવી કેપેસિટીન્સ છે અને MOSFET નું ડ્રાઇવિંગ, સિદ્ધાંતમાં, કેપેસીટન્સનું ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ છે. કેપેસિટરને ચાર્જ કરવા માટે વર્તમાનની જરૂર પડે છે, અને કેપેસિટરને તાત્કાલિક ચાર્જ કરવાથી શોર્ટ સર્કિટ તરીકે જોઈ શકાય છે, તેથી તાત્કાલિક પ્રવાહ વધુ હશે. MOSFET ડ્રાઇવની પસંદગી/ડિઝાઇન પર ધ્યાન આપવાની પ્રથમ વસ્તુ એ છે કે ત્વરિત શોર્ટ-સર્કિટ વર્તમાનનું કદ પ્રદાન કરી શકાય છે. ધ્યાન આપવાની બીજી બાબત એ છે કે, સામાન્ય રીતે હાઇ-એન્ડ ડ્રાઇવ NMOS માં ઉપયોગમાં લેવાય છે, માંગ પર ગેટ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત વોલ્ટેજ કરતા વધારે છે. હાઇ-એન્ડ ડ્રાઇવ MOS ટ્યુબ વહન સ્ત્રોત વોલ્ટેજ અને ડ્રેઇન વોલ્ટેજ (VCC) સમાન છે, તેથી VCC 4V અથવા 10V કરતાં ગેટ વોલ્ટેજ. એમ ધારી રહ્યા છીએ કે સમાન સિસ્ટમમાં, VCC કરતા મોટો વોલ્ટેજ મેળવવા માટે, અમને વિશિષ્ટ બુસ્ટ સર્કિટની જરૂર છે. ઘણા મોટર ડ્રાઇવરો સંકલિત ચાર્જ પંપ છે, જેના પર ધ્યાન આપવા માટે યોગ્ય બાહ્ય કેપેસિટર પસંદ કરવું જોઈએ, જેથી MOSFET ચલાવવા માટે પૂરતો શોર્ટ-સર્કિટ કરંટ મળે. ઉપર જણાવ્યું 4V અથવા 10V સામાન્ય રીતે વોલ્ટેજ પર MOSFET નો ઉપયોગ થાય છે, અલબત્ત, ડિઝાઇન માટે ચોક્કસ માર્જિન હોવું જરૂરી છે. વોલ્ટેજ જેટલું ઊંચું હશે, ઓન-સ્ટેટ સ્પીડ જેટલી ઝડપી અને ઓન-સ્ટેટ રેઝિસ્ટન્સ ઓછી હશે. સામાન્ય રીતે વિવિધ કેટેગરીમાં ઉપયોગમાં લેવાતા નાના ઓન-સ્ટેટ વોલ્ટેજ MOSFETs પણ હોય છે, પરંતુ 12V ઓટોમોટિવ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સિસ્ટમ્સમાં, સામાન્ય 4V ઓન-સ્ટેટ પર્યાપ્ત છે.

 

 

MOSFET ના મુખ્ય પરિમાણો નીચે મુજબ છે:

 

1. ગેટ સોર્સ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ BVGS - ગેટ સોર્સ વોલ્ટેજ વધારવાની પ્રક્રિયામાં, જેથી ગેટ વર્તમાન IG શૂન્યથી VGS માં તીવ્ર વધારો શરૂ કરે, જેને ગેટ સોર્સ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ BVGS તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

 

2. ટર્ન-ઓન વોલ્ટેજ VT - ટર્ન-ઓન વોલ્ટેજ (થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ તરીકે પણ ઓળખાય છે): સ્ત્રોત S બનાવો અને વાહક ચેનલની શરૂઆત વચ્ચે D ડ્રેઇન કરો ગેટ વોલ્ટેજ જરૂરી છે; - પ્રમાણિત એન-ચેનલ MOSFET, VT લગભગ 3 ~ 6V છે; - સુધારણાની પ્રક્રિયા પછી, MOSFET VT મૂલ્યને 2 ~ 3V સુધી ઘટાડી શકે છે.

 

3. ડ્રેઇન બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ BVDS - VGS = 0 (રિઇનફોર્સ્ડ) ની સ્થિતિ હેઠળ, ડ્રેઇન વોલ્ટેજને વધારવાની પ્રક્રિયામાં જેથી ID નાટકીય રીતે વધવા લાગે છે જ્યારે VDS ને ડ્રેઇન બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ BVDS કહેવામાં આવે છે - ID નાટકીય રીતે વધે છે નીચેના બે પાસાઓ:

 

(1) ડ્રેઇન ઇલેક્ટ્રોડ નજીક અવક્ષય સ્તરનું હિમપ્રપાત ભંગાણ

 

(2) ડ્રેઇન-સ્રોત ઇન્ટર-પોલ પેનિટ્રેશન બ્રેકડાઉન - કેટલાક નાના વોલ્ટેજ MOSFET, તેની ચેનલની લંબાઈ ઓછી હોય છે, સમયાંતરે VDS વધારવાથી ડિપ્લેશન લેયરના ડ્રેઇન પ્રદેશને સમયાંતરે સ્ત્રોત પ્રદેશમાં વિસ્તરણ કરવામાં આવશે. , જેથી ચેનલની લંબાઈ શૂન્ય, એટલે કે, ડ્રેઇન-સ્રોત ઘૂંસપેંઠ, ઘૂંસપેંઠ વચ્ચે, મોટાભાગના વાહકોના સ્ત્રોત ક્ષેત્ર, સ્ત્રોત ક્ષેત્ર, વિદ્યુત ક્ષેત્રના શોષણના અવક્ષય સ્તરનો સામનો કરવા માટે સીધો હશે, લિકેજ પ્રદેશ પર પહોંચવા માટે, પરિણામે મોટી ID.

 

4. DC ઇનપુટ રેઝિસ્ટન્સ RGS-એટલે કે, ગેટ સ્ત્રોત અને ગેટ કરંટ વચ્ચે ઉમેરવામાં આવેલ વોલ્ટેજનો ગુણોત્તર, આ લાક્ષણિકતા કેટલીકવાર ગેટમાંથી વહેતા ગેટ કરંટના સંદર્ભમાં દર્શાવવામાં આવે છે MOSFET ના RGS સરળતાથી 1010Ω ઓળંગી શકે છે. 5.

 

5. શરતોના નિશ્ચિત મૂલ્ય માટે વીડીએસમાં ઓછી-આવર્તન ટ્રાન્સકન્ડક્ટન્સ ગ્રામ, આ ફેરફારને કારણે ડ્રેઇન કરંટનું માઇક્રોવેરિઅન્સ અને ગેટ સોર્સ વોલ્ટેજ માઇક્રોવેરિઅન્સને ટ્રાન્સકન્ડક્ટન્સ ગ્રામ કહેવામાં આવે છે, જે ગેટ સ્ત્રોત વોલ્ટેજના નિયંત્રણને પ્રતિબિંબિત કરે છે. ડ્રેઇન કરંટ એ બતાવવા માટે છે કે એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણનું MOSFET એમ્પ્લીફિકેશન, સામાન્ય રીતે થોડાક mA/V ની રેન્જમાં. MOSFET સરળતાથી 1010Ω ઓળંગી શકે છે.