एन चैनल MOSFET: सर्किट, कार्य, अंतर और इसके अनुप्रयोग

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MOSFET एक तरह का ट्रांजिस्टर है और इसे IGFET (इंसुलेटेड गेट फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) या MIFET (मेटल इंसुलेटर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) भी कहा जाता है। में एक MOSFET , चैनल और गेट को एक पतली SiO2 परत के माध्यम से अलग किया जाता है और वे एक समाई बनाते हैं जो गेट वोल्टेज के साथ बदलता है। तो, MOSFET एक MOS कैपेसिटर की तरह काम करता है जिसे इनपुट गेट से सोर्स वोल्टेज तक नियंत्रित किया जाता है। इस प्रकार, MOSFET का उपयोग वोल्टेज-नियंत्रित संधारित्र के रूप में भी किया जा सकता है। MOSFET की संरचना MOS कैपेसिटर के समान है क्योंकि इस कैपेसिटर में सिलिकॉन बेस p-टाइप है।


इन्हें चार प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है p चैनल एन्हांसमेंट, n चैनल एन्हांसमेंट, p चैनल डिप्लेशन और n चैनल डिप्लेशन। यह लेख MOSFET के प्रकारों में से एक पर चर्चा करता है जैसे एन चैनल MOSFET - अनुप्रयोगों के साथ काम करना।



एन चैनल MOSFET क्या है?

एक प्रकार का MOSFET जिसमें MOSFET चैनल अधिकांश आवेश वाहकों से बना होता है क्योंकि इलेक्ट्रॉनों जैसे वर्तमान वाहक को N चैनल MOSFET के रूप में जाना जाता है। एक बार जब यह MOSFET चालू हो जाता है, तो अधिकांश आवेश वाहक पूरे चैनल में चले जाएंगे। यह MOSFET P-चैनल MOSFET के विपरीत है।

इस MOSFET में N- चैनल क्षेत्र शामिल है जो स्रोत और नाली टर्मिनलों के बीच में स्थित है। यह एक तीन-टर्मिनल उपकरण है जहां जी (गेट), डी (ड्रेन), और एस (स्रोत) के रूप में टर्मिनल हैं। इस ट्रांजिस्टर में, स्रोत और नाली को n+ क्षेत्र में भारी मात्रा में डोप किया जाता है और शरीर या सब्सट्रेट P- प्रकार का होता है।



कार्यरत

इस MOSFET में एक N-चैनल क्षेत्र शामिल है जो स्रोत और नाली टर्मिनलों के मध्य में स्थित है। यह एक तीन-टर्मिनल डिवाइस है जहां टर्मिनल जी (गेट), डी (ड्रेन), और एस (स्रोत) हैं। इस FET में, स्रोत और नाली को n+ क्षेत्र में भारी मात्रा में डोप किया जाता है और शरीर या सब्सट्रेट P- प्रकार का होता है।

यहां इलेक्ट्रॉनों के आने पर चैनल का निर्माण होता है। +ve वोल्टेज भी n+ स्रोत और नाली क्षेत्रों से चैनल में इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है। एक बार जब ड्रेन और सोर्स के बीच में वोल्टेज लगाया जाता है तो सोर्स और ड्रेन के बीच में करंट स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होता है और गेट पर वोल्टेज चैनल के भीतर चार्ज कैरियर इलेक्ट्रॉनों को नियंत्रित करता है। इसी तरह, यदि हम गेट टर्मिनल पर -ve वोल्टेज लागू करते हैं तो ऑक्साइड परत के नीचे एक छेद चैनल बनता है।

एन चैनल MOSFET प्रतीक

एन चैनल एमओएसएफईटी प्रतीक नीचे दिखाया गया है। इस MOSFET में सोर्स, ड्रेन और गेट जैसे तीन टर्मिनल शामिल हैं। एन-चैनल मस्जिद के लिए, तीर प्रतीक दिशा आवक है। तो, तीर प्रतीक चैनल प्रकार को निर्दिष्ट करता है जैसे पी-चैनल या एन-चैनल।

  चिन्ह, प्रतीक
एन चैनल MOSFET प्रतीक

एन चैनल एमओएसएफईटी सर्किट

N चैनल मॉसफ़ेट का उपयोग करके ब्रश रहित dc पंखे को नियंत्रित करने के लिए सर्किट आरेख तथा Arduino Uno Rev3 नीचे दिखाया गया है। यह सर्किट एक Arduino Uno Rev3 बोर्ड, n चैनल mosfet, एक ब्रश रहित dc पंखे और कनेक्टिंग तारों के साथ बनाया जा सकता है।

इस सर्किट में प्रयुक्त MOSFET 2N7000 N-चैनल MOSFET है और यह एन्हांसमेंट-टाइप है इसलिए हमें पंखे को शक्ति प्रदान करने के लिए Arduino के आउटपुट पिन को उच्च पर सेट करना चाहिए।

  2N7000 एन-चैनल MOSFET
2N7000 एन-चैनल MOSFET

इस सर्किट के कनेक्शन निम्नानुसार हैं;

  • MOSFET के सोर्स पिन को GND . से कनेक्ट करें
  • MOSFET का गेट पिन Arduino के पिन 2 से जुड़ा है।
  • पंखे के काले रंग के तार पर MOSFET का ड्रेन पिन।
  • ब्रशलेस डीसी पंखे का लाल रंग का तार ब्रेडबोर्ड के धनात्मक रेल से जुड़ा होता है।
  • ब्रेडबोर्ड की सकारात्मक रेल को Arduino 5V पिन से एक अतिरिक्त कनेक्शन देने की आवश्यकता है।

आम तौर पर, MOSFET का उपयोग संकेतों को बदलने और बढ़ाने के लिए किया जाता है। इस उदाहरण में, इस मस्जिद का उपयोग स्विच के रूप में किया जाता है जिसमें गेट, स्रोत और नाली जैसे तीन टर्मिनल शामिल हैं। n चैनल MOSFET एक प्रकार का वोल्टेज-नियंत्रित उपकरण है और ये MOSFETs दो प्रकार के एन्हांसमेंट मॉसफ़ेट और डेप्लिकेशन मॉसफ़ेट में उपलब्ध हैं।

  एन चैनल एमओएसएफईटी के साथ ब्रशलेस डीसी फैन नियंत्रण
एन चैनल एमओएसएफईटी के साथ ब्रशलेस डीसी फैन नियंत्रण

आम तौर पर, Vgs (गेट-सोर्स वोल्टेज) 0V होने पर एक एन्हांसमेंट MOSFET बंद हो जाता है, इस प्रकार गेट टर्मिनल को एक वोल्टेज प्रदान किया जाना चाहिए ताकि ड्रेन-सोर्स चैनल में करंट प्रवाहित हो। जबकि, वीजीएस (गेट-सोर्स वोल्टेज) के 0V होने पर MOSFET को आम तौर पर चालू कर दिया जाता है ताकि गेट टर्मिनल पर + ve वोल्टेज दिए जाने तक सोर्स चैनल में करंट प्रवाहित हो जाए।

कोड

व्यर्थ व्यवस्था() {
// अपना सेटअप कोड यहां डालें, एक बार चलाने के लिए:
पिनमोड (2, आउटपुट);

}

शून्य लूप () {
// अपना मुख्य कोड यहां रखें, बार-बार चलाने के लिए:
डिजिटलवाइट (2, हाई);
देरी (5000);
digitalWrite(2, LOW);
देरी (5000);
}

इस प्रकार, जब मस्जिद के गेट टर्मिनल को 5v की आपूर्ति दी जाती है, तो ब्रश रहित dc पंखा चालू हो जाएगा। इसी तरह, जब मस्जिद के गेट टर्मिनल को 0v दिया जाता है तो पंखा बंद हो जाएगा।

एन चैनल MOSFET के प्रकार

N चैनल MOSFET एक वोल्टेज-नियंत्रित उपकरण है जिसे दो प्रकार के एन्हांसमेंट प्रकार और रिक्तीकरण प्रकार में वर्गीकृत किया गया है।

एन चैनल एन्हांसमेंट MOSFET

एक एन्हांसमेंट टाइप एन चैनल एमओएसएफईटी आम तौर पर बंद हो जाता है जब गेट टू सोर्स वोल्टेज शून्य वोल्ट होता है, इस प्रकार गेट टर्मिनल को वोल्टेज प्रदान किया जाना चाहिए ताकि ड्रेन-सोर्स चैनल में वर्तमान आपूर्ति हो।

एन चैनल एन्हांसमेंट एमओएसएफईटी का कार्य निर्माण और संचालन को छोड़कर एन्हांसमेंट पी चैनल एमओएसएफईटी के समान है। इस प्रकार के एमओएसएफईटी में, एक पी-टाइप सब्सट्रेट जिसे हल्के ढंग से डोप किया जाता है, डिवाइस बॉडी बना सकता है। स्रोत और नाली क्षेत्रों को एन-प्रकार की अशुद्धियों के साथ भारी मात्रा में डोप किया जाता है।

यहां सोर्स और बॉडी आमतौर पर ग्राउंड टर्मिनल से जुड़े होते हैं। एक बार जब हम गेट टर्मिनल पर एक सकारात्मक वोल्टेज लागू करते हैं तो पी-टाइप सब्सट्रेट के अल्पसंख्यक चार्ज वाहक गेट की सकारात्मकता और समकक्ष कैपेसिटिव प्रभाव के कारण गेट टर्मिनल की ओर आकर्षित होंगे।

  एन चैनल एन्हांसमेंट MOSFET
एन चैनल एन्हांसमेंट MOSFET

अधिकांश चार्ज वाहक जैसे इलेक्ट्रॉन और पी-टाइप सब्सट्रेट के अल्पसंख्यक चार्ज वाहक गेट टर्मिनल की ओर आकर्षित होंगे ताकि यह छिद्रों के साथ इलेक्ट्रॉनों को पुनर्संयोजित करके ढांकता हुआ परत के नीचे एक नकारात्मक खुला आयनों की परत बना सके।

यदि हम सकारात्मक गेट वोल्टेज को लगातार बढ़ाते हैं, तो थ्रेशोल्ड वोल्टेज स्तर के बाद पुनर्संयोजन प्रक्रिया संतृप्त हो जाएगी तो इलेक्ट्रॉनों जैसे चार्ज वाहक एक मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रवाहकीय चैनल बनाने के लिए जगह पर निर्माण करना शुरू कर देंगे। ये मुक्त इलेक्ट्रॉन भी भारी मात्रा में डोप किए गए स्रोत से आएंगे और n-प्रकार के क्षेत्र को हटा देंगे।

यदि हम ड्रेन टर्मिनल पर +ve वोल्टेज लगाते हैं तो पूरे चैनल में करंट का प्रवाह होगा। तो चैनल प्रतिरोध चैनल के भीतर इलेक्ट्रॉनों जैसे मुक्त चार्ज वाहक पर निर्भर करेगा और फिर से ये इलेक्ट्रॉन चैनल के भीतर डिवाइस की गेट क्षमता पर निर्भर होंगे। जब मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता चैनल बनाती है और गेट वोल्टेज में वृद्धि के कारण पूरे चैनल में करंट का प्रवाह बढ़ जाएगा।

एन चैनल डिप्लेशन MOSFET

आम तौर पर, यह MOSFET तब सक्रिय होता है जब स्रोत के गेट पर वोल्टेज 0V होता है, इसलिए गेट (G) टर्मिनल पर एक सकारात्मक वोल्टेज लागू होने तक नाली से स्रोत चैनल तक वर्तमान आपूर्ति होती है। एन चैनल एन्हांसमेंट एमओएसएफईटी की तुलना में एन चैनल डिप्लेशन एमओएसएफईटी काम कर रहा है। इस MOSFET में, प्रयुक्त सब्सट्रेट एक p-टाइप सेमीकंडक्टर है।

इस MOSFET में, स्रोत और नाली दोनों क्षेत्रों में भारी मात्रा में n- प्रकार के अर्धचालक होते हैं। स्रोत और नाली दोनों क्षेत्रों के बीच की खाई को n- प्रकार की अशुद्धियों के माध्यम से फैलाया जाता है।

  एन चैनल डिप्लेशन MOSFET
एन चैनल डिप्लेशन MOSFET

एक बार जब हम स्रोत और नाली टर्मिनलों के बीच एक संभावित अंतर लागू करते हैं, तो सब्सट्रेट के n क्षेत्र में करंट प्रवाहित होता है। जब हम गेट टर्मिनल पर एक-वे वोल्टेज लागू करते हैं तो इलेक्ट्रॉनों जैसे चार्ज वाहक निरस्त हो जाएंगे और सिलिकॉन डाइऑक्साइड डाइइलेक्ट्रिक परत के नीचे एन-क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाएंगे।

नतीजतन, SiO2 ढांकता हुआ परत के तहत सकारात्मक खुला आयन परतें होंगी। तो इस तरह, चैनल के भीतर चार्ज कैरियर्स का ह्रास होगा। इस प्रकार, समग्र चैनल की चालकता कम हो जाएगी।

इस स्थिति में जब ड्रेन टर्मिनल पर समान वोल्टेज लगाया जाता है, तो ड्रेन में करंट कम हो जाएगा। यहां हमने देखा है कि चैनल के भीतर चार्ज कैरियर्स की कमी को बदलकर ड्रेन करंट को नियंत्रित किया जा सकता है, इसलिए इसे डेप्लिकेशन MOSFET के रूप में जाना जाता है।

यहाँ, गेट एक -ve विभव में है, नाला +ve विभव में है और स्रोत '0' विभव पर है। नतीजतन, वोल्टेज अंतर स्रोत से गेट तक नाली से गेट के बीच अधिक है, इसलिए कमी परत की चौड़ाई स्रोत की तुलना में नाली की ओर अधिक है।

एन चैनल एमओएसएफईटी और पी चैनल एमओएसएफईटी के बीच अंतर

एन चैनल और पी चैनल मॉसफेट के बीच अंतर में निम्नलिखित शामिल हैं।

एन चैनल MOSFET पी चैनल MOSFET
N चैनल MOSFET इलेक्ट्रॉनों को चार्ज कैरियर के रूप में उपयोग करता है। P चैनल MOSFET होल को चार्ज कैरियर के रूप में उपयोग करता है।
आम तौर पर, एन-चैनल लोड के जीएनडी पक्ष में जाता है। आम तौर पर, पी-चैनल वीसीसी की तरफ जाता है।
जब आप G (गेट) टर्मिनल पर + ve वोल्टेज लागू करते हैं तो यह N चैनल MOSFET सक्रिय हो जाता है। जब आप G (गेट) टर्मिनल पर -ve वोल्टेज लगाते हैं तो यह P चैनल MOSFET सक्रिय हो जाता है।
इस MOSFET को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है N चैनल एन्हांसमेंट मॉसफ़ेट और N चैनल डिक्लेक्शन मॉसफ़ेट। इस MOSFET को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है P चैनल एन्हांसमेंट मॉसफ़ेट और P चैनल डिक्लेक्शन मॉसफ़ेट।

एन चैनल MOSFET का परीक्षण कैसे करें

N चैनल MOSFET के परीक्षण में शामिल चरणों की चर्चा नीचे की गई है।

  • एक n चैनल MOSFET का परीक्षण करने के लिए, एक एनालॉग मल्टीमीटर का उपयोग किया जाता है। उसके लिए, हमें नॉब को 10K रेंज में रखना होगा।
  • इस MOSFET के परीक्षण के लिए, पहले MOSFET के ड्रेन पिन पर ब्लैक प्रोब और MOSFET के भीतर आंतरिक कैपेसिटेंस को डिस्चार्ज करने के लिए गेट पिन पर लाल प्रोब लगाएं।
  • उसके बाद, लाल रंग की जांच को स्रोत पिन पर ले जाएं, जबकि काली जांच अभी भी नाली पिन पर है
  • गेट और ड्रेन पिन दोनों को छूने के लिए दाहिनी उंगली का उपयोग करें ताकि हम देख सकें कि एनालॉग मल्टीमीटर का पॉइंटर मीटर के स्केल के सेंटर रेंज की ओर मुड़ जाएगा।
  • MOSFET के स्रोत पिन से मल्टीमीटर की लाल जांच और दाहिनी उंगली को भी हटा दें, फिर उंगली को लाल जांच और स्रोत पिन पर रखें, पॉइंटर अभी भी मल्टीमीटर स्केल के केंद्र में रहेगा।
  • इसे डिस्चार्ज करने के लिए, हमें लाल जांच को हटाना होगा और गेट पिन पर सिर्फ एक बार टच करना होगा। अंत में, यह फिर से आंतरिक समाई का निर्वहन करेगा।
  • अब, स्रोत पिन को छूने के लिए फिर से एक लाल जांच का उपयोग करना पड़ता है, फिर मल्टीमीटर का पॉइंटर बिल्कुल भी विक्षेपित नहीं होगा जैसा कि आपने पहले गेट पिन को छूकर इसे डिस्चार्ज कर दिया था।

विशेषताएं

एन चैनल एमओएसएफईटी में दो विशेषताएं हैं जैसे नाली की विशेषताएं और स्थानांतरण विशेषताएं।

नाली के लक्षण

एन-चैनल मस्जिद की नाली विशेषताओं में निम्नलिखित शामिल हैं।

  नाली के लक्षण
नाली के लक्षण
  • एन चैनल मॉसफेट की नाली विशेषताओं को आउटपुट करंट और वीडीएस के बीच में प्लॉट किया जाता है जिसे ड्रेन टू सोर्स वोल्टेज वीडीएस के रूप में जाना जाता है।
  • जैसा कि हम आरेख में देख सकते हैं, विभिन्न वीजीएस मूल्यों के लिए, हम वर्तमान मूल्यों को प्लॉट करते हैं। इसलिए हम डायग्राम में ड्रेन करंट के अलग-अलग प्लॉट देख सकते हैं जैसे सबसे कम वीजीएस वैल्यू, मैक्सिमम वीजीएस वैल्यू आदि।
  • उपरोक्त विशेषताओं में, कुछ ड्रेन वोल्टेज के बाद भी करंट स्थिर रहेगा। इसलिए, MOSFET को काम करने के लिए ड्रेन टू सोर्स के लिए न्यूनतम वोल्टेज की आवश्यकता होती है।
  • इसलिए, जब हम 'वीजीएस' बढ़ाते हैं तो चैनल की चौड़ाई बढ़ जाएगी और जिसके परिणामस्वरूप अधिक आईडी (नाली का प्रवाह) होगा।

स्थानांतरण विशेषताएं

एन-चैनल मस्जिद की स्थानांतरण विशेषताओं में निम्नलिखित शामिल हैं।

  स्थानांतरण विशेषताएं
स्थानांतरण विशेषताएं
  • ट्रांसफर विशेषताओं को ट्रांसकंडक्टेंस कर्व के रूप में भी जाना जाता है जिसे इनपुट वोल्टेज (वीजीएस) और आउटपुट करंट (आईडी) के बीच प्लॉट किया जाता है।
  • सबसे पहले, जब भी गेट टू सोर्स वोल्टेज (वीजीएस) नहीं होगा तो माइक्रो एम्प्स की तरह बहुत कम करंट प्रवाहित होगा।
  • एक बार जब गेट टू सोर्स वोल्टेज पॉजिटिव होता है, तो ड्रेन करंट धीरे-धीरे बढ़ता है।
  • बाद में, वीजीएस में वृद्धि के बराबर ड्रेन करंट के भीतर तेजी से वृद्धि होती है।
  • ड्रेन करंट को Id=K (Vgsq-Vtn)^2 के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है।

अनुप्रयोग

एन चैनल मस्जिद के अनुप्रयोग टी निम्नलिखित शामिल हैं।

  • इन MOSFETs का उपयोग अक्सर कम वोल्टेज डिवाइस अनुप्रयोगों में किया जाता है जैसे कि पूर्ण पुल, और मोटर और डीसी स्रोत का उपयोग करके B6-पुल व्यवस्था।
  • ये MOSFETs मोटर के लिए नकारात्मक आपूर्ति को विपरीत दिशा में स्विच करने में सहायक होते हैं।
  • एक एन-चैनल MOSFET संतृप्ति और कट-ऑफ क्षेत्रों में काम करता है। तब यह एक स्विचिंग सर्किट की तरह काम करता है।
  • इन MOSFETS का उपयोग LAMP या LED को ON/OFF पर स्विच करने के लिए किया जाता है।
  • ये उच्च वर्तमान अनुप्रयोगों में पसंद किए जाते हैं।

इस प्रकार, यह सब n चैनल के अवलोकन के बारे में है मस्जिद - काम कर रहे अनुप्रयोगों के साथ। यहाँ आपके लिए एक प्रश्न है, p channel mosfet क्या है?