ट्रांसफर के लक्षण

ट्रांजिस्टर में ट्रांसफर विशेषताओं को इनपुट-कंट्रोलिंग परिमाण के खिलाफ आउटपुट करंट की साजिश के रूप में समझा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप ग्राफ में दर्शाए गए वक्र में इनपुट से आउटपुट तक वेरिएबल्स का प्रत्यक्ष 'ट्रांसफर' प्रदर्शित होता है।

हम जानते हैं कि एक द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) के लिए, आउटपुट कलेक्टर वर्तमान IC और नियंत्रण इनपुट बेस वर्तमान IB पैरामीटर से संबंधित हैं बीटा , जिसे विश्लेषण के लिए स्थिर माना जाता है।

नीचे दिए गए समीकरण का हवाला देते हुए, हम आईसी और आईबी के बीच एक रैखिक संबंध पाते हैं। यदि हम IB स्तर 2x बनाते हैं, तो IC भी आनुपातिक रूप से दोगुनी हो जाती है।

लेकिन दुख की बात है कि यह सुविधाजनक रेखीय संबंध JFETs में उनके इनपुट और आउटपुट परिमाण में प्राप्त नहीं हो सकता है। बल्कि, ड्रेन करंट आईडी और गेट वोल्टेज VGS के बीच संबंध द्वारा परिभाषित किया गया है शॉक्ले का समीकरण :

यहां, ID और VGS के बीच गैर-रेखीय प्रतिक्रिया के लिए वर्ग अभिव्यक्ति जिम्मेदार हो जाती है, जो कि VGS के परिमाण को कम करने के साथ-साथ तेजी से बढ़ते हुए वक्र को जन्म देती है।

यद्यपि डीसी विश्लेषण के लिए गणितीय दृष्टिकोण को लागू करना आसान होगा, ग्राफिकल तरीके से उपरोक्त समीकरण की साजिश रचने की आवश्यकता हो सकती है।

यह डिवाइस को प्रश्न में प्रस्तुत कर सकता है और समान चर से संबंधित नेटवर्क समीकरणों की साजिश रच सकता है।

हम दो घटता के चौराहे के बिंदु को देखकर समाधान ढूंढते हैं।

याद रखें, कि जब आप ग्राफिकल विधि का उपयोग करते हैं, तो डिवाइस की विशेषताओं को नेटवर्क से अप्रभावित रहता है जहां डिवाइस कार्यान्वित किया जाता है।

चूँकि दोनों वक्रों के बीच का अंतर बदल जाता है, इसलिए यह नेटवर्क समीकरण को भी बदल देता है, लेकिन उपरोक्त Eq, 5.3 द्वारा परिभाषित स्थानांतरण वक्र पर इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

इसलिए, सामान्य तौर पर हम कह सकते हैं कि:

शॉक्ले के समीकरण द्वारा परिभाषित स्थानांतरण विशेषता उस नेटवर्क से प्रभावित नहीं होती है जहां उपकरण लागू किया गया है।

हम शॉकले के समीकरण का उपयोग करके, या आउटपुट विशेषताओं से स्थानांतरण वक्र प्राप्त कर सकते हैं चित्र 5 में दर्शाया गया है

नीचे दिए गए चित्र में, हम दो ग्राफ़ देख सकते हैं। दो रेखाओं के लिए लंबवत रेखा मिलीमेयर को मापती है।

एक ग्राफ ड्रेन करंट आईडी बनाम ड्रेन-टू-सोर्स वोल्टेज VDS के लिए प्लॉट करता है, दूसरा ग्राफ ड्रेन करंट बनाम गेट-टू-सोर्स वोल्टेज या आईडी बनाम VGS के लिए प्लॉट करता है।

'Y' अक्ष के दाईं ओर दिखाए गए नाली की विशेषताओं की सहायता से, हम VGS = 0 V तक दिखाए गए अक्ष के रूप में दिखाए गए वक्र के संतृप्ति क्षेत्र में शुरू होने वाली एक क्षैतिज रेखा खींचने में सक्षम हैं।

इस प्रकार दो ग्राफ के लिए प्राप्त वर्तमान स्तर IDSS है।

आईडी बनाम वीजीएस की वक्र पर चौराहे का बिंदु नीचे दिया जाएगा, क्योंकि ऊर्ध्वाधर अक्ष को वीजीएस = 0 वी के रूप में परिभाषित किया गया है।

ध्यान दें कि नाली की विशेषताओं एक नाली उत्पादन परिमाण के साथ एक और नाली उत्पादन परिमाण के बीच संबंध दिखाती हैं, जिसमें MOSFET विशेषताओं के एक ही क्षेत्र में चर द्वारा दो अक्षों की व्याख्या की जाती है।

इस प्रकार, स्थानांतरण विशेषताओं को एक MOSFET नाली की धारा बनाम एक मात्रा या इनपुट नियंत्रण के रूप में कार्य करने वाले एक संकेत के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

इसके परिणामस्वरूप इनपुट / आउटपुट चर में एक सीधा 'हस्तांतरण' होता है, जब वक्र का उपयोग छवि 5.15 के बाईं ओर किया जाता है। यदि यह एक रैखिक संबंध था, तो आईडी बनाम वीजीएस की साजिश आईडीएसएस और वीपी के पार एक सीधी रेखा होती।

हालाँकि, वीजीएस के बीच ऊर्ध्वाधर अंतर के कारण एक परवलयिक वक्र में यह परिणाम होता है, जो कि ड्रेन विशेषताओं पर कदम बढ़ाता है, जो कि एक सराहनीय हद तक घट जाता है क्योंकि VGS तेजी से नकारात्मक हो जाता है, चित्र 5.15 में।

अगर हम वीजीएस = 0 वी और वीजीएस = -1 वी के बीच की जगह की तुलना वीएस = -3 वी और पिंच-ऑफ के बीच करते हैं, तो हम देखते हैं कि समान होने का अंतर, हालांकि यह आईडी मूल्य के लिए बहुत अलग है।

हम ID के अक्ष तक VGS = -1 V वक्र से एक क्षैतिज रेखा खींचकर अंतरण वक्र पर एक और बिंदु को पहचानने में सक्षम हैं और बाद में इसे अन्य अक्ष तक बढ़ा रहे हैं।

उस VGS = - 1V का निरीक्षण करें जब ID = 4.5 mA पर स्थानांतरण वक्र के निचले अक्ष पर।

यह भी ध्यान दें कि, VGS = 0 V और -1 V में ID परिभाषा में, ID के संतृप्ति स्तर का उपयोग किया जाता है, जबकि ओमिक क्षेत्र उपेक्षित है।

वीजीएस = -2 वी और - 3 वी के साथ आगे बढ़ते हुए, हम स्थानांतरण वक्र साजिश को पूरा करने में सक्षम हैं।

शॉक्ले के समीकरण को कैसे लागू करें

आप शॉक्ले के समीकरण (Eq.5.3) को लागू करके सीधे अंजीर 5.15 हस्तांतरण वक्र प्राप्त कर सकते हैं, बशर्ते आईडीएसएस और वीपी के मान दिए गए हों।

आईडीएसएस और वीपी स्तर दो अक्षों के लिए वक्र की सीमा को परिभाषित करते हैं, और केवल कुछ मध्यवर्ती बिंदुओं की साजिश रचने की आवश्यकता होती है।

जीनुइनिसॉफ ए शॉक्ले का समीकरण चित्र 5.15 के स्थानांतरण वक्र के स्रोत के रूप में Eq.5.3 को किसी विशेष चर के कुछ विशिष्ट स्तरों का निरीक्षण करके और फिर निम्नलिखित तरीके से दूसरे चर के संबंधित स्तर की पहचान करके पूरी तरह से व्यक्त किया जा सकता है:

यह Fig.5.15 में दिखाए गए प्लॉट से मेल खाता है।

उपरोक्त गणना में VGS और VP के लिए नकारात्मक संकेतों को कितनी सावधानी से प्रबंधित किया गया है, इसका ध्यानपूर्वक निरीक्षण करें। एक भी नकारात्मक संकेत को याद करने से पूरी तरह से गलत परिणाम हो सकता है।

उपरोक्त चर्चा से यह बहुत स्पष्ट है, कि अगर हमारे पास IDSS और VP (जिसे डेटाशीट से संदर्भित किया जा सकता है) के मान हैं, तो हम VGS के किसी भी परिमाण के लिए ID के मान को तुरंत निर्धारित कर सकते हैं।

दूसरी ओर, मानक बीजगणित के माध्यम से हम एक समीकरण (Eq.5.3 के माध्यम से) प्राप्त कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप VGS स्तर के लिए ID का स्तर दिया जा सकता है।

यह काफी सरलता से प्राप्त किया जा सकता है:

अब हम VGS स्तर का निर्धारण करके उपरोक्त समीकरण को सत्यापित करते हैं जो MOSFET के लिए 4.5 mA की एक नाली की धारा का उत्पादन करता है जिसमें अंजीर 5.15 से मेल खाता है।

परिणाम समीकरण की पुष्टि करता है क्योंकि यह Fig.5.15 के अनुरूप है।

आशुलिपि विधि का उपयोग करना

चूंकि हमें स्थानांतरण वक्र को अक्सर प्लॉट करने की आवश्यकता होती है, इसलिए किसी को वक्र प्लॉट करने के लिए शॉर्टहैंड तकनीक प्राप्त करना सुविधाजनक हो सकता है। एक वांछनीय विधि यह होगी कि उपयोगकर्ता सटीकता के साथ समझौता किए बिना, वक्र को जल्दी और कुशलतापूर्वक प्लॉट करने की अनुमति देता है।

5.3 जो हमने ऊपर सीखा है वह इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि विशेष VGS स्तर ID के स्तर का उत्पादन करता है जिसे हस्तांतरण वक्र को आरेखित करते समय कथानक बिंदुओं के रूप में उपयोग करने के लिए याद किया जा सकता है। यदि हम VGS को चुटकी बंद मान VP के 1/2 के रूप में निर्दिष्ट करते हैं, तो परिणामी ID स्तर को निम्न तरीके से Shockley के समीकरण का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है:

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उपरोक्त समीकरण VP के एक विशिष्ट स्तर के लिए नहीं बनाया गया है। समीकरण वीजीएस = वीपी / 2 के लिए सभी वीपी स्तरों के लिए एक सामान्य रूप है। समीकरण के परिणाम से पता चलता है कि ड्रेन करंट संतृप्ति स्तर के आईडीएसएस के हमेशा 1 / 4th होगा जब तक कि गेट-टू-सोर्स वोल्टेज का एक मान होता है जो कि पिंच-ऑफ मूल्य से 50% कम है।

कृपया ध्यान दें कि Fig.5.15 के अनुसार VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V के लिए ID का स्तर

ऑप्टिंग ID = IDSS / 2 और इसे Eq.5.6 में प्रतिस्थापित करने पर हमें निम्न परिणाम मिलते हैं:

हालांकि आगे की संख्या के बिंदुओं को स्थापित किया जा सकता है, केवल 4 प्लॉट बिंदुओं का उपयोग करके स्थानांतरण वक्र को आरेखित करके पर्याप्त स्तर की सटीकता प्राप्त की जा सकती है, जैसा कि ऊपर और नीचे तालिका 5.1 में भी बताया गया है।

ज्यादातर मामलों में हम VGS = VP / 2 का उपयोग करके सिर्फ प्लॉट पॉइंट को नियोजित कर सकते हैं, जबकि IDSS और VP पर अक्ष चौराहे हमें विश्लेषण के अधिकांश के लिए पर्याप्त रूप से विश्वसनीय एक वक्र देंगे।