বর্ধিতকরণ MOSFET: কাজ, পার্থক্য এবং এর প্রয়োগ

একটি MOSFET (মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর FET) হল এক ধরনের ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর যার একটি ইনসুলেটেড গেট রয়েছে যা প্রধানত সংকেত পরিবর্ধন বা পরিবর্তনের জন্য ব্যবহৃত হয়। এখন অ্যানালগ এবং ডিজিটাল সার্কিটে, MOSFETগুলি তুলনামূলকভাবে বেশি ব্যবহৃত হয় বিজেটি . MOSFET গুলি প্রধানত পরিবর্ধকগুলিতে ব্যবহৃত হয় কারণ তাদের অসীম ইনপুট প্রতিবন্ধকতার কারণে এটি এমপ্লিফায়ারকে প্রায় সমস্ত আগত সংকেত ক্যাপচার করতে দেয়। এর প্রধান সুবিধা MOSFET BJT এর তুলনায়, এটি লোড কারেন্ট নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রায় কোনও ইনপুট কারেন্টের প্রয়োজন হয় না। MOSFETগুলিকে দুটি প্রকারের বর্ধিতকরণ MOSFET এবং হ্রাস MOSFET-এ শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছে। তাই এই নিবন্ধটি সম্পর্কে সংক্ষিপ্ত তথ্য প্রদান করে বর্ধিতকরণ MOSFET - অ্যাপ্লিকেশনগুলির সাথে কাজ করা।

এনহ্যান্সমেন্ট টাইপ MOSFET কি?

MOSFET যেটি বর্ধিতকরণ মোডে কাজ করে তা ই-MOSFET বা বর্ধিতকরণ মসফেট নামে পরিচিত। এনহ্যান্সমেন্ট মোড মানে, যখনই এই MOSFET-এর গেট টার্মিনালের দিকে ভোল্টেজ বাড়বে, তখন কারেন্ট প্রবাহ ড্রেন থেকে সোর্স পর্যন্ত আরও বাড়ানো হবে যতক্ষণ না এটি সর্বোচ্চ স্তরে পৌঁছায়। এই MOSFET হল একটি তিন-টার্মিনাল ভোল্টেজ-নিয়ন্ত্রিত ডিভাইস যেখানে টার্মিনালগুলি একটি উৎস, গেট এবং ড্রেন।

এই MOSFET-এর বৈশিষ্ট্যগুলি হল কম শক্তির অপচয়, সাধারণ উত্পাদন এবং ছোট জ্যামিতি। সুতরাং এই বৈশিষ্ট্যগুলি এগুলিকে সমন্বিত সার্কিটের মধ্যে ব্যবহার করবে। এই MOSFET এর ড্রেন (D) এবং উৎস (S) এর মধ্যে কোন পথ নেই যখন গেট এবং উৎস টার্মিনালের মধ্যে কোন ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় না। সুতরাং, গেট-টু-সোর্সে একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা চ্যানেলটিকে উন্নত করবে, এটি কারেন্ট পরিচালনা করতে সক্ষম হবে। এই বৈশিষ্ট্যটি এই ডিভাইসটিকে একটি বর্ধিতকরণ-মোড MOSFET বলার প্রধান কারণ।

বর্ধিতকরণ MOSFET প্রতীক

P-চ্যানেল এবং N-চ্যানেল উভয়ের জন্য বর্ধিত MOSFET চিহ্নগুলি নীচে দেখানো হয়েছে। নীচের চিহ্নগুলিতে, আমরা লক্ষ্য করতে পারি যে একটি ভাঙা লাইন উৎস থেকে সাবস্ট্রেট টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত রয়েছে, যা বর্ধিতকরণ মোডের ধরণকে নির্দেশ করে।

EMOSFET-এ পরিবাহিতা অক্সাইড স্তর বৃদ্ধি করে, যা চ্যানেলের দিকে চার্জ বাহক যোগ করে। সাধারণত, এই স্তরটি বিপরীত স্তর হিসাবে পরিচিত।

এই MOSFET-এর চ্যানেলটি D (ড্রেন) এবং S (উৎস) এর মধ্যে গঠিত হয়। এন-চ্যানেল টাইপে, পি-টাইপ সাবস্ট্রেট ব্যবহার করা হয় যেখানে পি-চ্যানেল টাইপে, এন-টাইপ সাবস্ট্রেট ব্যবহার করা হয়। এখানে চার্জ ক্যারিয়ারের কারণে চ্যানেলের পরিবাহিতা মূলত পি-টাইপ বা এন-টাইপ চ্যানেলের উপর নির্ভর করে।

বর্ধিতকরণ Mosfet কাজের নীতি

বর্ধন টাইপ MOSFETS সাধারণত বন্ধ থাকে যার মানে যখন একটি বর্ধিতকরণ-টাইপ MOSFET সংযুক্ত থাকে, তখন টার্মিনাল ড্রেন (D) থেকে উৎস (S) এর গেট টার্মিনালে কোনো ভোল্টেজ দেওয়া না হলে কোনো কারেন্ট প্রবাহ থাকবে না। এ কারণেই এই ট্রানজিস্টরকে ক সাধারণত ডিভাইস বন্ধ .

একইভাবে, যদি এই MOSFET এর গেট টার্মিনালে ভোল্টেজ দেওয়া হয়, তাহলে ড্রেন-সোর্স চ্যানেলটি খুব কম প্রতিরোধী হয়ে উঠবে। যখন গেট থেকে সোর্স টার্মিনালে ভোল্টেজ বাড়বে তখন ড্রেন থেকে সোর্স টার্মিনালে কারেন্টের প্রবাহও বাড়বে যতক্ষণ না ড্রেন টার্মিনাল থেকে উৎসে সর্বোচ্চ কারেন্ট সরবরাহ করা হয়।

নির্মাণ

দ্য বর্ধন MOSFET নির্মাণ নীচে দেখানো হয়. এই MOSFET-এ তিনটি স্তরের গেট, ড্রেন এবং উৎস রয়েছে। MOSFET এর বডি একটি সাবস্ট্রেট হিসেবে পরিচিত যা উৎসের সাথে অভ্যন্তরীণভাবে সংযুক্ত থাকে। MOSFET-এ, অর্ধপরিবাহী স্তর থেকে ধাতব গেট টার্মিনালটি একটি সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তরের মাধ্যমে উত্তাপিত হয় অন্যথায় একটি অস্তরক স্তর।

এই EMOSFET পি-টাইপ এবং এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের মতো দুটি উপকরণ দিয়ে তৈরি করা হয়েছে। একটি সাবস্ট্রেট ডিভাইসটিকে শারীরিক সহায়তা দেয়। একটি পাতলা SiO স্তর এবং একটি অসামান্য বৈদ্যুতিক নিরোধক কেবল উত্স এবং ড্রেন টার্মিনালগুলির মধ্যে অঞ্চলটিকে আবৃত করে। অক্সাইড স্তরে, একটি ধাতব স্তর গেট ইলেক্ট্রোড গঠন করে।

এই নির্মাণে, দুটি N অঞ্চলকে হালকাভাবে ডোপড পি-টাইপ সাবস্ট্রেটের উপর কিছু মাইক্রোমিটার দূরত্বের মাধ্যমে আলাদা করা হয়। এই দুটি এন-অঞ্চল উৎস এবং ড্রেন টার্মিনালের মতো সঞ্চালিত হয়। পৃষ্ঠে, একটি পাতলা নিরোধক স্তর তৈরি হয় যা সিলিকন ডাই অক্সাইড নামে পরিচিত। এই স্তরে তৈরি গর্তের মতো চার্জ বাহকগুলি উত্স এবং ড্রেন টার্মিনাল উভয়ের জন্য অ্যালুমিনিয়াম যোগাযোগ স্থাপন করবে।

এই পরিবাহী স্তরটি টার্মিনাল গেটের মতো কাজ করে যা SiO2 এর পাশাপাশি চ্যানেলের সম্পূর্ণ এলাকাতে স্থাপন করা হয়। তবে সঞ্চালনের জন্য, এতে কোনো ভৌত চ্যানেল নেই এই ধরনের বর্ধন MOSFET-এ, p-টাইপ সাবস্ট্রেট পুরো SiO2 স্তরে প্রসারিত হয়।

কাজ করছে

EMOSFET এর কাজ হল যখন VGS 0V হয় তখন কোন চ্যানেল নেই যা উৎস এবং ড্রেনকে সংযুক্ত করবে। পি-টাইপ সাবস্ট্রেটে মুক্ত ইলেকট্রনের মতো তাপীয়ভাবে উত্পাদিত সংখ্যালঘু চার্জ বাহক মাত্র অল্প সংখ্যক থাকে তাই ড্রেন কারেন্ট শূন্য। এই কারণে, এই MOSFET সাধারণত বন্ধ থাকবে।

গেট (G) ধনাত্মক (+ve) হলে, এটি p–সাবস্ট্রেট থেকে ইলেক্ট্রনের মতো সংখ্যালঘু চার্জ বাহককে আকর্ষণ করে যেখানে এই চার্জ বাহকগুলি SiO2 এর স্তরের নীচে গর্তের মধ্য দিয়ে একত্রিত হবে। আরও ভিজিএস বাড়ানো হলে ইলেক্ট্রনগুলির ওভার কাম এবং বন্ডিং এবং আরও চার্জ বাহক যেমন ইলেকট্রন চ্যানেলে জমা হওয়ার যথেষ্ট সম্ভাবনা থাকবে।

এখানে, সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তর জুড়ে ইলেক্ট্রনের চলাচল রোধ করতে অস্তরক ব্যবহার করা হয়। এই জমা হওয়ার ফলে ড্রেন এবং সোর্স টার্মিনালের মধ্যে এন-চ্যানেল তৈরি হবে। সুতরাং এটি চ্যানেল জুড়ে উত্পন্ন ড্রেন কারেন্ট প্রবাহের দিকে নিয়ে যেতে পারে। এই ড্রেন কারেন্ট কেবল চ্যানেলের প্রতিরোধের সমানুপাতিক যা গেটের +ve টার্মিনালে আকৃষ্ট চার্জ বাহকের উপর নির্ভর করে।

বর্ধিতকরণের প্রকারগুলি MOSFET

তারা দুই ধরনের পাওয়া যায় এন চ্যানেল এনহ্যান্সমেন্ট MOSFET এবং পি চ্যানেল এনহ্যান্সমেন্ট MOSFET .

এন চ্যানেল বর্ধিতকরণ প্রকারে, হালকাভাবে ডোপড পি-সাবস্ট্রেট ব্যবহার করা হয় এবং দুটি ভারী ডোপড এন-টাইপ অঞ্চলগুলি উত্স এবং ড্রেন টার্মিনাল তৈরি করবে। এই ধরনের E-MOSFET-এ, বেশিরভাগ চার্জ বাহক ইলেকট্রন। সম্পর্কে আরও জানতে অনুগ্রহ করে এই লিঙ্কটি পড়ুন- এন-চ্যানেল MOSFET।

P চ্যানেলের ধরনে, হালকাভাবে ডোপড N-সাবস্ট্রেট ব্যবহার করা হয় এবং দুটি ভারী ডোপড পি-টাইপ অঞ্চলগুলি উৎস এবং ড্রেন টার্মিনাল তৈরি করবে। এই ধরনের E-MOSFET-এ, বেশিরভাগ চার্জ বাহক হল গর্ত। সম্পর্কে আরও জানতে অনুগ্রহ করে এই লিঙ্কটি পড়ুন- পি-চ্যানেল MOSFET .

বৈশিষ্ট্য

n চ্যানেল বর্ধিতকরণ MOSFET এবং p চ্যানেল বর্ধনের VI এবং ড্রেন বৈশিষ্ট্যগুলি নীচে আলোচনা করা হয়েছে।

ড্রেন বৈশিষ্ট্য

দ্য এন চ্যানেল বর্ধন mosfet ড্রেন বৈশিষ্ট্য নীচে দেখানো হয়. এই বৈশিষ্ট্যগুলিতে, আমরা ডায়াগ্রামে দেখানো বিভিন্ন Vgs মানের জন্য Id এবং Vds-এর মধ্যে প্লট করা ড্রেন বৈশিষ্ট্যগুলি পর্যবেক্ষণ করতে পারি, আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে যখন Vgs মান বাড়ানো হয়, তখন বর্তমান 'আইডি'ও বৃদ্ধি পাবে।

বৈশিষ্ট্যের প্যারাবোলিক বক্ররেখা VDS-এর লোকাস দেখাবে যেখানে Id(ড্রেন কারেন্ট) স্যাচুরেটেড হবে। এই গ্রাফে, রৈখিক বা ওমিক অঞ্চল দেখানো হয়েছে। এই অঞ্চলে, MOSFET একটি ভোল্টেজ-নিয়ন্ত্রিত প্রতিরোধক হিসাবে কাজ করতে পারে। সুতরাং, নির্দিষ্ট Vds মানের জন্য, একবার আমরা Vgs ভোল্টেজের মান পরিবর্তন করি, তারপর চ্যানেলের প্রস্থ পরিবর্তন হবে বা আমরা বলতে পারি যে চ্যানেলের প্রতিরোধ পরিবর্তন হবে।

ওমিক অঞ্চল হল এমন একটি অঞ্চল যেখানে বর্তমান 'IDS' VDS মান বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পায়। একবার MOSFET গুলি ওমিক অঞ্চলে কাজ করার জন্য ডিজাইন করা হলে, তারপরে সেগুলিকে পরিবর্ধক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে .

গেট ভোল্টেজ যে বিন্দুতে ট্রানজিস্টর চালু হয় এবং চ্যানেল জুড়ে বিদ্যুৎ প্রবাহ শুরু করে তাকে থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ (VT বা VTH) বলে। N-চ্যানেলের জন্য, এই থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজের মান 0.5V – 0.7V পর্যন্ত যেখানে P-চ্যানেল ডিভাইসগুলির জন্য এটি -0.5V থেকে -0.8V পর্যন্ত।

যখনই Vds Vt, তখন এই ক্ষেত্রে, MOSFET একটি রৈখিক অঞ্চলে কাজ করবে। সুতরাং এই অঞ্চলে, এটি একটি হিসাবে কাজ করতে পারে ভোল্টেজ-নিয়ন্ত্রিত প্রতিরোধক .

কাট-অফ অঞ্চলে, যখন ভোল্টেজ Vgs

যখনই লোকাসের ডান দিকে মসফেট অপারেশন করা হয় তখন আমরা বলতে পারি যে এটি একটি স্যাচুরেশন অঞ্চল . সুতরাং, গাণিতিকভাবে, যখনই Vgs ভোল্টেজ > বা = Vgs-Vt হয় তখন এটি একটি স্যাচুরেশন অঞ্চলে কাজ করে। তাই এই সব বর্ধন mosfet বিভিন্ন অঞ্চলে ড্রেন বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে.

স্থানান্তর বৈশিষ্ট্য

দ্য N চ্যানেল বর্ধিতকরণ mosfet এর স্থানান্তর বৈশিষ্ট্য নীচে দেখানো হয়. স্থানান্তর বৈশিষ্ট্যগুলি ইনপুট ভোল্টেজ 'Vgs' এবং আউটপুট ড্রেন বর্তমান 'Id'-এর মধ্যে সম্পর্ক দেখায়। এই বৈশিষ্ট্যগুলি মূলত দেখায় কিভাবে Vgs মান পরিবর্তন হলে 'আইডি' পরিবর্তিত হয়। সুতরাং এই বৈশিষ্ট্যগুলি থেকে, আমরা লক্ষ্য করতে পারি যে ড্রেন কারেন্ট 'আইডি' থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ পর্যন্ত শূন্য। এর পরে, যখন আমরা Vgs মান বাড়াব, তখন 'আইডি' বাড়বে।

বর্তমান 'Id' এবং Vgs-এর মধ্যে সম্পর্কটিকে Id = k(Vgs-Vt)^2 হিসাবে দেওয়া যেতে পারে। এখানে, 'K' হল ডিভাইসের ধ্রুবক যা ডিভাইসের শারীরিক পরামিতির উপর নির্ভর করে। সুতরাং এই অভিব্যক্তিটি ব্যবহার করে, আমরা নির্দিষ্ট Vgs মানের জন্য ড্রেন কারেন্ট মান খুঁজে বের করতে পারি।

পি চ্যানেল এনহ্যান্সমেন্ট MOSFET

দ্য পি চ্যানেল বর্ধন mosfet ড্রেন বৈশিষ্ট্য নীচে দেখানো হয়. এখানে, Vds এবং Vgs নেতিবাচক হবে। ড্রেন কারেন্ট 'আইডি' উৎস থেকে ড্রেন টার্মিনালে সরবরাহ করবে। আমরা এই গ্রাফ থেকে লক্ষ্য করতে পারি, যখন Vgs আরও নেতিবাচক হবে তখন ড্রেন কারেন্ট 'আইডি'ও বাড়বে।

যখন Vgs > VT, তখন এই MOSFET কাট-অফ অঞ্চলে কাজ করবে। একইভাবে, আপনি যদি এই MOSFET এর স্থানান্তর বৈশিষ্ট্যগুলি পর্যবেক্ষণ করেন তবে এটি N- চ্যানেলের একটি মিরর ইমেজ হবে।

অ্যাপ্লিকেশন

বর্ধিতকরণ MOSFET এর পক্ষপাতিত্ব

সাধারণত, এনহ্যান্সমেন্ট MOSFET (E-MOSFET) হয় ভোল্টেজ ডিভাইডার পক্ষপাতের সাথে পক্ষপাতদুষ্ট হয় অন্যথায় প্রতিক্রিয়ার পক্ষপাত দূর করে। কিন্তু E-MOSFET স্ব-পক্ষপাত এবং শূন্য পক্ষপাতের সাথে পক্ষপাতিত্ব করা যায় না।

ভোল্টেজ বিভাজক পক্ষপাত

N চ্যানেল E-MOSFET-এর জন্য ভোল্টেজ বিভাজক পক্ষপাত নীচে দেখানো হয়েছে। ভোল্টেজ বিভাজক পক্ষপাত BJTs ব্যবহার করে বিভাজক সার্কিটের অনুরূপ। প্রকৃতপক্ষে, এন-চ্যানেল বর্ধিতকরণ MOSFET-এর জন্য গেট টার্মিনাল প্রয়োজন যা তার উৎসের চেয়ে বেশি ঠিক যেমন NPN BJT-এর জন্য একটি বেস ভোল্টেজ প্রয়োজন যা তার ইমিটারের তুলনায় বেশি।

এই সার্কিটে, গেট ভোল্টেজ স্থাপনের জন্য ডিভাইডার সার্কিট তৈরি করতে R1 এবং R2 এর মতো প্রতিরোধক ব্যবহার করা হয়।

যখন E-MOSFET এর উৎস সরাসরি GND এর সাথে সংযুক্ত থাকে তখন VGS = VG। সুতরাং, ই-MOSFET চরিত্রগত সমীকরণ যেমন I এর সাথে সঠিকভাবে কাজ করার জন্য প্রতিরোধক R2 জুড়ে সম্ভাব্যতাকে VGS(th) এর উপরে সেট করতে হবে _ডি = কে (ভি _জিএস -ভিতরে _জিএস (থ))^2।

VG মান জেনে, E-MOSFET এর বৈশিষ্ট্যগত সমীকরণটি ড্রেন কারেন্ট স্থাপন করতে ব্যবহৃত হয়। কিন্তু ডিভাইসের ধ্রুবক 'কে' হল একমাত্র অনুপস্থিত ফ্যাক্টর যা ভিজিএস (চালু) এবং আইডি (অন) স্থানাঙ্ক জোড়ার উপর নির্ভর করে কোনও নির্দিষ্ট ডিভাইসের জন্য গণনা করা যেতে পারে।

ধ্রুবক 'K' E-MOSFET এর বৈশিষ্ট্যগত সমীকরণ থেকে উদ্ভূত হয়েছে যেমন K = I _ডি /(ভিতরে _জিএস -ভিতরে _জিএস (থ))^2।

K = I _ডি /(ভিতরে _জিএস -ভিতরে _জিএস (থ))^2।

সুতরাং, এই মানটি অন্যান্য বায়াসিং পয়েন্টের জন্য ব্যবহৃত হয়।

ড্রেন ফিডব্যাক বায়াস

এই বায়াসিং উপরে উল্লিখিত বৈশিষ্ট্যযুক্ত বক্ররেখার উপর 'চালু' অপারেটিং পয়েন্ট ব্যবহার করে। ধারণাটি পাওয়ার সাপ্লাই এবং ড্রেন প্রতিরোধকের একটি উপযুক্ত নির্বাচনের মাধ্যমে একটি ড্রেন কারেন্ট সেট আপ করা। ড্রেন ফিডব্যাক সার্কিট প্রোটোটাইপ নীচে দেখানো হয়েছে.

এটি একটি বেশ সাধারণ সার্কিট যা কিছু মৌলিক উপাদান ব্যবহার করে। KVL প্রয়োগ করে এই অপারেশন বোঝা যায়।

ভিতরে _ডিডি = ভি _আরডি + ভি _{আর জি} + ভি _জিএস

ভিতরে _ডিডি = আমি _ডি আর _ডি + আমি _জি আর _জি + ভি _জিএস

এখানে, গেট কারেন্ট নগণ্য তাই উপরের সমীকরণটি হয়ে যাবে

ভিতরে _ডিডি =আমি _ডি আর _ডি +ভি _জিএস

এবং এছাড়াও ভি _{ডিএস =} ভিতরে _জিএস

এইভাবে,

ভিতরে _জিএস =ভি _{ডি এস} = ভি _ডিডি - আমি _ডি আর _ডি

এই সমীকরণটি বায়াস সার্কিট ডিজাইনের ভিত্তি হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

বর্ধিতকরণ MOSFET বনাম হ্রাস MOSFET

বর্ধিতকরণ মসফেট এবং অবক্ষয় মসফেটের মধ্যে পার্থক্য নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত করে।

সম্পর্কে আরও জানতে অনুগ্রহ করে এই লিঙ্কটি পড়ুন- অবক্ষয় মোড MOSFET .

দ্য এনহ্যান্সমেন্ট MOSFET এর অ্যাপ্লিকেশন নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.

• সাধারণত, বর্ধিত MOSFET গুলি সুইচিং, এমপ্লিফায়ার এবং ইনভার্টার সার্কিটে ব্যবহৃত হয়।
• এগুলি বিভিন্ন মোটর ড্রাইভার, ডিজিটাল কন্ট্রোলার এবং পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স আইসিগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
• এটি ডিজিটাল ইলেকট্রনিক্সে ব্যবহৃত হয়।

এইভাবে, এটি একটি বর্ধিতকরণের একটি ওভারভিউ সম্পর্কে MOSFET - কাজ করছে অ্যাপ্লিকেশন সহ। E-MOSFET উচ্চ এবং নিম্ন-শক্তি উভয় সংস্করণেই পাওয়া যায় যা শুধুমাত্র বর্ধিতকরণ মোডে কাজ করে। এখানে আপনার জন্য একটি প্রশ্ন, অবক্ষয় MOSFET কি?