MOSFET کا کام کرنے کا اصول

1. تعارف

ایک MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) حاضرہ الیکٹرانکسی سرکٹس میں عام طور پر استعمال ہونے والے فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر ہے۔ یہ الیکٹرک فیلڈ کے استعمال سے کانڈکٹنگ چینل کو بنانے یا روکنے کے ذریعے جریان کو سوئچ کرتا ہے۔ MOSFETs میں بالکل کنٹرول کارکردگی، کم توانائی کی خرچی اور تیز سوئچنگ رفتار موجود ہوتی ہے، جس کے باعث وہ ڈیجیٹل اور اینالوگ سسٹمز دونوں میں ضروری ہیں۔

2. ساخت

ایک MOSFET عام طور پر مندرجہ ذیل حصوں سے متشکل ہوتا ہے:

گیٹ: ایک میٹل یا پالی سلیکون الیکٹروڈ جو صمغی شمع کو دیlectric لیئر (عام طور پر سلیکون ڈائی آکسائیڈ، SiO₂) سے الگ رکھتا ہے۔

سورس اور ڈرین: دو مضبوط طور پر ڈپ N-ٹائپ علاقوں کو P-ٹائپ سیمنکٹر سبسٹریٹ میں داخل کیا گیا ہے۔

بدن (سبسٹریٹ): عام طور پر ایک P-ٹائپ سیمنکٹر ہوتا ہے۔ اکثر سارکٹ ڈزائن میں، بدنت کو سورس سے جوڑ دیا جاتا ہے تاکہ ثابت پتی بنائی رہے اور بدن اثر کی درخواست کو کم کیا جا سکے۔

3. عملی اصول

MOSFET کا عمل یہ ہوتا ہے کہ وہ سرچین اور ڈرین کے درمیان ایک موصولی چینل کو بنانے پر غیرتابع گیٹ ولٹیج پر عمل کرتا ہے۔

3.1 بند حالت

جب گیٹ ولٹیج 0 V یا تھریشولڈ ولٹیج (Vth) سے کم ہو:

P-ٹائپ سبسٹریٹ کے سطح پر کوئی موصولی چینل نہیں بنتا۔

سرچین اور ڈرین کے درمیان ایک زیادہ امپیڈنس موجود ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں تقریباً کوئی جریان نہیں چلتا۔

MOSFET "off" حالت میں ہے، جس کا عمل خلیجہ منفتح جیسے ہوتا ہے۔

3.2 On حالت

جب گیٹ ولٹیج (VGS) تھریشولڈ ولٹیج سے زیادہ ہو جاتی ہے (VGS > Vth):

گیٹ ڈائیلیکٹر لیئر کے نیچے ایک عمودی برقی میدان بن جاتا ہے۔

یہ میدان P-ٹائپ سبسٹریٹ سے الیکٹرون کو سیمیکنڈکٹر سطح پر لایا جاتا ہے اور ہولز کو دور کرتا ہے، جس سے N-ٹائپ انورشن لیئر بن جاتی ہے۔

یہ موصول چینل ذریعہ اور ڈرین کو جوڑتا ہے، جس سے برقی تیارہ ڈرین سے ذریعہ تک جا سکتا ہے (معمولی برقی تیارہ کی طرف سے)۔

4. بنیادی خصوصیات

MOSFETs میں مندرجہ ذیل برقی خصوصیات موجود ہوتی ہیں:

ولٹیج کنٹرول شدہ دستیاب: تیارہ گیٹ ولٹیج سے منظم ہوتا ہے، اور گیٹ آکسائیڈ کی حفاظت کی وجہ سے تقریباً کوئی گیٹ تیارہ نہیں بہتا، جس سے اُلٹرا منخفض ثابت قدرتی طاقت خرچ پیدا ہوتا ہے۔

تیز تبدیلی کی رفتار: عالی فریقانی مدارز کے لیے مثالی، شامل RF اور ڈیجیٹل سویچنگ۔

نیچے طاقت کا خرچ: طاقت صرف تب مصرف ہوتی ہے جب سوئچنگ ٹرانزیشن ہوتی ہے، جس سے MOSFET پورٹبل اور انرژی کارآمد نظاموں کے لئے مناسب ہوتے ہیں۔

5. استعمالات

MOSFETs کو ذیل میں دی گئی علاقوں میں عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے:

ڈجیٹل سرکٹس: منطقی گیٹس، فلپ فلپس اور CPUs میں سوئچ کے طور پر کام کرتے ہیں۔

اینالॉگ سرکٹس: ولٹیج امپلائفائرز، سروس فولوئرز اور کرینٹ ریگیولیٹرز کے طور پر کام کرتے ہیں۔

پاور مینیجمنٹ: ڈی سی-ڈی سی کانویرٹرز، پاور سوئچز اور میکن کنٹرول سرکٹس میں استعمال ہوتا ہے۔

6. خلاصہ

ایک ماس فیٹ کا بنیادی کام برقی فیلڈ کے ذریعے جریان کو کنٹرول کرنا ہے۔ گیٹ پر ولٹیج لگانے سے سیمی کانڈکٹر کے سطح پر ایک موقتی کانڈکٹنگ چینل تخلیق ہوتا ہے، جس سے جریان کی رفتار کو چالو یا روکو دیا جا سکتا ہے۔ یہ مکانیزم ماس فیٹ کو اپنے عظیم جواب دہی، کم طاقت خرچ اور مدرن الیکٹرانک اور پاور ڈویسز میں وسیع معاملاتیت دیتی ہے۔