MOSFETs વોલ્ટેજ શા માટે નિયંત્રિત છે?

MOSFETs (મેટલ ઓક્સાઈડ સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ ઈફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર) ને મુખ્યત્વે વોલ્ટેજ નિયંત્રિત ઉપકરણો કહેવામાં આવે છે કારણ કે તેમના ઓપરેશન સિદ્ધાંત મુખ્યત્વે ગેટ વોલ્ટેજ (Vgs) ને ડ્રેઇન કરંટ (Id) પરના નિયંત્રણ પર આધાર રાખે છે, તેને નિયંત્રિત કરવા માટે વર્તમાન પર આધાર રાખવાને બદલે. દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર (જેમ કે BJTs) સાથે કેસ છે. વોલ્ટેજ નિયંત્રિત ઉપકરણ તરીકે MOSFET ની વિગતવાર સમજૂતી નીચે મુજબ છે:

કાર્યકારી સિદ્ધાંત

ગેટ વોલ્ટેજ નિયંત્રણ:મોસફેટનું હૃદય તેના ગેટ, સ્ત્રોત અને ગટર વચ્ચેના માળખામાં અને દરવાજાની નીચે એક ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તર (સામાન્ય રીતે સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ)માં રહેલું છે. જ્યારે ગેટ પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તરની નીચે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવવામાં આવે છે, અને આ ક્ષેત્ર સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન વચ્ચેના વિસ્તારની વાહકતાને બદલે છે.

વાહક ચેનલ રચના:N-ચેનલ MOSFETs માટે, જ્યારે ગેટ વોલ્ટેજ Vgs પૂરતું ઊંચું હોય છે (થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ Vt તરીકે ઓળખાતા ચોક્કસ મૂલ્યની ઉપર), ગેટની નીચે પી-ટાઈપ સબસ્ટ્રેટમાં ઈલેક્ટ્રોન ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયરની નીચેની બાજુએ આકર્ષાય છે, જે N- બનાવે છે. પ્રકાર વાહક ચેનલ જે સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન વચ્ચે વાહકતાને મંજૂરી આપે છે. તેનાથી વિપરિત, જો Vgs Vt કરતા નીચું હોય, તો વાહક ચેનલ રચાતી નથી અને MOSFET કટઓફ પર છે.

ડ્રેઇન વર્તમાન નિયંત્રણ:ડ્રેઇન વર્તમાન આઈડીનું કદ મુખ્યત્વે ગેટ વોલ્ટેજ Vgs દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. Vgs જેટલું ઊંચું હશે, તેટલી પહોળી વાહક ચેનલ રચાય છે અને ડ્રેઇન વર્તમાન Id જેટલી મોટી હશે. આ સંબંધ MOSFET ને વોલ્ટેજ નિયંત્રિત વર્તમાન ઉપકરણ તરીકે કાર્ય કરવાની મંજૂરી આપે છે.

પીઝો લાક્ષણિકતાના ફાયદા

ઉચ્ચ ઇનપુટ અવરોધ:ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર દ્વારા ગેટ અને સ્ત્રોત-ડ્રેન પ્રદેશને અલગ કરવાને કારણે MOSFET ની ઇનપુટ અવબાધ ખૂબ ઊંચી છે, અને ગેટ કરંટ લગભગ શૂન્ય છે, જે તેને સર્કિટમાં ઉપયોગી બનાવે છે જ્યાં ઉચ્ચ ઇનપુટ અવરોધ જરૂરી છે.

ઓછો અવાજ:MOSFETs ઓપરેશન દરમિયાન પ્રમાણમાં ઓછો અવાજ ઉત્પન્ન કરે છે, મોટે ભાગે તેમના ઉચ્ચ ઇનપુટ અવરોધ અને એકધ્રુવીય વાહક વહન પદ્ધતિને કારણે.

ઝડપી સ્વિચિંગ ઝડપ:MOSFET એ વોલ્ટેજ-નિયંત્રિત ઉપકરણો હોવાથી, તેમની સ્વિચિંગ ઝડપ સામાન્ય રીતે બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર કરતા ઝડપી હોય છે, જેને સ્વિચિંગ દરમિયાન ચાર્જ સ્ટોરેજ અને રિલીઝની પ્રક્રિયામાંથી પસાર થવું પડે છે.

ઓછી શક્તિનો વપરાશ:ચાલુ સ્થિતિમાં, MOSFET નું ડ્રેઇન-સોર્સ રેઝિસ્ટન્સ (RDS(on)) પ્રમાણમાં ઓછું છે, જે વીજ વપરાશ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે. ઉપરાંત, કટઓફ સ્થિતિમાં, સ્ટેટિક પાવર વપરાશ ખૂબ ઓછો છે કારણ કે ગેટ કરંટ લગભગ શૂન્ય છે.

સારાંશમાં, MOSFET ને વોલ્ટેજ-નિયંત્રિત ઉપકરણો કહેવામાં આવે છે કારણ કે તેમના સંચાલન સિદ્ધાંત ગેટ વોલ્ટેજ દ્વારા ડ્રેઇન પ્રવાહના નિયંત્રણ પર ખૂબ આધાર રાખે છે. આ વોલ્ટેજ-નિયંત્રિત લાક્ષણિકતા MOSFETsને ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ્સમાં એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણી માટે આશાસ્પદ બનાવે છે, ખાસ કરીને જ્યાં ઉચ્ચ ઇનપુટ અવબાધ, ઓછો અવાજ, ઝડપી સ્વિચિંગ ઝડપ અને ઓછી વીજ વપરાશ જરૂરી છે.