खेत (एकध्रुवीय) एक ट्रांजिस्टर एक उपकरण है जिसमें तीन आउटपुट होते हैं और इसे नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर लागू करके नियंत्रित किया जाता है (शटर) वोल्टेज। स्रोत-नाली सर्किट के माध्यम से विनियमित धारा प्रवाहित होती है।
इस तरह के ट्रायोड का विचार लगभग 100 साल पहले आया था, लेकिन व्यावहारिक कार्यान्वयन के लिए पिछली शताब्दी के मध्य में ही पहुंचना संभव हो गया। पिछली शताब्दी के 50 के दशक में, एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की अवधारणा विकसित की गई थी, और 1960 में पहला काम करने वाला नमूना निर्मित किया गया था। इस प्रकार के त्रिभुजों के फायदे और नुकसान को समझने के लिए, आपको उनके डिजाइन को समझने की जरूरत है।
विषय
एफईटी डिवाइस
उपकरण और निर्माण तकनीक के अनुसार एकध्रुवीय ट्रांजिस्टर को दो बड़े वर्गों में बांटा गया है। नियंत्रण सिद्धांतों की समानता के बावजूद, उनके पास डिज़ाइन विशेषताएं हैं जो उनकी विशेषताओं को निर्धारित करती हैं।
पी-एन जंक्शन के साथ एकध्रुवीय ट्रायोड
ऐसे फील्ड वर्कर की डिवाइस एक पारंपरिक डिवाइस के समान होती है अर्धचालक डायोड और, द्विध्रुवीय रिश्तेदार के विपरीत, केवल एक संक्रमण होता है। एक पी-एन जंक्शन ट्रांजिस्टर में एक प्रकार के कंडक्टर (उदाहरण के लिए, एन) की एक प्लेट होती है, और दूसरे प्रकार के अर्धचालक (इस मामले में, पी) का एक एम्बेडेड क्षेत्र होता है।
एन-लेयर एक चैनल बनाता है जिसके माध्यम से स्रोत और नाली टर्मिनलों के बीच प्रवाह होता है। गेट पिन पी-क्षेत्र से जुड़ा है। यदि गेट पर एक वोल्टेज लगाया जाता है जो विपरीत दिशा में संक्रमण को बायस करता है, तो संक्रमण क्षेत्र फैलता है, चैनल क्रॉस सेक्शन, इसके विपरीत, संकरा होता है, और इसका प्रतिरोध बढ़ जाता है। गेट वोल्टेज को नियंत्रित करके चैनल में करंट को नियंत्रित किया जा सकता है। ट्रांजिस्टर पी-टाइप चैनल के साथ भी किया जा सकता है, फिर गेट एक एन-सेमीकंडक्टर द्वारा बनाया जाता है।
इस डिज़ाइन की विशेषताओं में से एक ट्रांजिस्टर का बहुत बड़ा इनपुट प्रतिरोध है। गेट करंट रिवर्स-बायस्ड जंक्शन के प्रतिरोध द्वारा निर्धारित किया जाता है, और इकाइयों या नैनोएम्पियर के दसियों के निरंतर प्रवाह पर होता है। प्रत्यावर्ती धारा पर, इनपुट प्रतिरोध को जंक्शन समाई द्वारा निर्धारित किया जाता है।
उच्च इनपुट प्रतिरोध के कारण ऐसे ट्रांजिस्टर पर एकत्रित लाभ चरण, इनपुट उपकरणों के साथ मिलान को सरल बनाते हैं। इसके अलावा, एकध्रुवीय ट्रायोड के संचालन के दौरान, चार्ज वाहक का कोई पुनर्संयोजन नहीं होता है, और इससे कम आवृत्ति शोर में कमी आती है।
पूर्वाग्रह वोल्टेज की अनुपस्थिति में, चैनल की चौड़ाई सबसे बड़ी होती है, और चैनल के माध्यम से वर्तमान अधिकतम होता है। वोल्टेज को बढ़ाकर, चैनल की ऐसी स्थिति को प्राप्त करना संभव है जब यह पूरी तरह से अवरुद्ध हो। इस वोल्टेज को कट-ऑफ वोल्टेज (Uts) कहा जाता है।
FET का ड्रेन करंट गेट-टू-सोर्स वोल्टेज और ड्रेन-टू-सोर्स वोल्टेज दोनों पर निर्भर करता है। यदि गेट पर वोल्टेज स्थिर है, तो हमारे में वृद्धि के साथ, वर्तमान पहले लगभग रैखिक रूप से बढ़ता है (अनुभाग एबी)। संतृप्ति में प्रवेश करते समय, वोल्टेज में और वृद्धि व्यावहारिक रूप से ड्रेन करंट (खंड बीसी) में वृद्धि का कारण नहीं बनती है। गेट पर अवरुद्ध वोल्टेज स्तर में वृद्धि के साथ, आइडॉक के निचले मूल्यों पर संतृप्ति होती है।
यह आंकड़ा कई गेट वोल्टेज के लिए स्रोत और नाली के बीच ड्रेन करंट बनाम वोल्टेज का एक परिवार दिखाता है। यह स्पष्ट है कि जब हम संतृप्ति वोल्टेज से अधिक होते हैं, तो ड्रेन करंट व्यावहारिक रूप से केवल गेट वोल्टेज पर निर्भर करता है।
यह एकध्रुवीय ट्रांजिस्टर की स्थानांतरण विशेषता द्वारा सचित्र है। जैसे ही गेट वोल्टेज का ऋणात्मक मान बढ़ता है, गेट पर कटऑफ वोल्टेज स्तर तक पहुंचने पर ड्रेन करंट लगभग रैखिक रूप से शून्य हो जाता है।
यूनिपोलर इंसुलेटेड गेट ट्रायोड्स
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का एक अन्य संस्करण एक अछूता गेट के साथ है। ऐसे ट्रायोड को ट्रांजिस्टर कहा जाता है। टीआईआर (धातु-ढांकता हुआ-अर्धचालक), विदेशी पदनाम - MOSFET. पहले लिया जाता था नाम राज्यमंत्री (धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक)।
सब्सट्रेट एक निश्चित प्रकार की चालकता (इस मामले में, एन) के कंडक्टर से बना है, चैनल एक अलग प्रकार की चालकता (इस मामले में, पी) के अर्धचालक द्वारा बनाया गया है। गेट को सब्सट्रेट से ढांकता हुआ (ऑक्साइड) की एक पतली परत से अलग किया जाता है, और केवल उत्पन्न विद्युत क्षेत्र के माध्यम से चैनल को प्रभावित कर सकता है।एक नकारात्मक गेट वोल्टेज पर, उत्पन्न क्षेत्र चैनल क्षेत्र से इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित करता है, परत समाप्त हो जाती है, और इसका प्रतिरोध बढ़ जाता है। पी-चैनल ट्रांजिस्टर के लिए, इसके विपरीत, एक सकारात्मक वोल्टेज के आवेदन से प्रतिरोध में वृद्धि और वर्तमान में कमी आती है।
इंसुलेटेड गेट ट्रांजिस्टर की एक अन्य विशेषता ट्रांसफर विशेषता (पी-चैनल ट्रायोड के लिए नकारात्मक) का सकारात्मक हिस्सा है। इसका मतलब है कि गेट पर एक निश्चित मूल्य का सकारात्मक वोल्टेज लगाया जा सकता है, जिससे नाली की धारा बढ़ जाएगी। आउटपुट विशेषताओं के परिवार में पी-एन जंक्शन के साथ ट्रायोड की विशेषताओं से कोई मौलिक अंतर नहीं है।
गेट और सब्सट्रेट के बीच ढांकता हुआ परत बहुत पतली है, इसलिए उत्पादन के शुरुआती वर्षों से एमओएस ट्रांजिस्टर (उदाहरण के लिए, घरेलू केपी350) स्थैतिक बिजली के प्रति अत्यंत संवेदनशील थे। उच्च वोल्टेज ने ट्रांजिस्टर को नष्ट करते हुए पतली फिल्म को छेद दिया। आधुनिक ट्रायोड में, ओवरवॉल्टेज से बचाने के लिए डिज़ाइन उपाय किए जाते हैं, इसलिए स्थैतिक सावधानियों की व्यावहारिक रूप से आवश्यकता नहीं होती है।
यूनिपोलर इंसुलेटेड गेट ट्रायोड का एक अन्य संस्करण प्रेरित चैनल ट्रांजिस्टर है। इसमें एक अंतर्निर्मित चैनल नहीं है, गेट पर वोल्टेज की अनुपस्थिति में, स्रोत से नाली तक प्रवाह नहीं होगा। यदि गेट पर एक सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है, तो इसके द्वारा बनाया गया क्षेत्र सब्सट्रेट के एन-जोन से इलेक्ट्रॉनों को "खींचता" है, और निकट-सतह क्षेत्र में वर्तमान प्रवाह के लिए एक चैनल बनाता है।इससे यह स्पष्ट है कि ऐसा ट्रांजिस्टर, चैनल के प्रकार के आधार पर, केवल एक ध्रुवता के वोल्टेज द्वारा नियंत्रित होता है। यह इसके पारित होने की विशेषताओं से देखा जा सकता है।
द्वि-द्वार ट्रांजिस्टर भी हैं। वे सामान्य लोगों से भिन्न होते हैं क्योंकि उनके पास दो समान द्वार होते हैं, जिनमें से प्रत्येक को एक अलग संकेत द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन चैनल पर उनके प्रभाव को संक्षेप में प्रस्तुत किया जाता है। इस तरह के एक ट्रायोड को श्रृंखला में जुड़े दो साधारण ट्रांजिस्टर के रूप में दर्शाया जा सकता है।
FET स्विचिंग सर्किट
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का दायरा वही है जो द्विध्रुवी. वे मुख्य रूप से मजबूत करने वाले तत्वों के रूप में उपयोग किए जाते हैं। द्विध्रुवी ट्रायोड, जब प्रवर्धन चरणों में उपयोग किया जाता है, तो तीन मुख्य स्विचिंग सर्किट होते हैं:
- एक आम कलेक्टर के साथ (उत्सर्जक अनुयायी);
- एक सामान्य आधार के साथ;
- एक आम उत्सर्जक के साथ।
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर इसी तरह से चालू होते हैं।
कॉमन ड्रेन वाली योजना
कॉमन ड्रेन वाली योजना (स्रोत अनुयायी), द्विध्रुवी ट्रायोड पर एमिटर अनुयायी की तरह, वोल्टेज लाभ प्रदान नहीं करता है, लेकिन वर्तमान लाभ मानता है।
सर्किट का लाभ उच्च इनपुट प्रतिबाधा है, लेकिन कुछ मामलों में यह एक नुकसान भी है - कैस्केड विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति संवेदनशील हो जाता है। यदि आवश्यक हो, तो रोकनेवाला R3 को चालू करके रिन को कम किया जा सकता है।
आम गेट सर्किट
यह सर्किट एक सामान्य बेस बाइपोलर ट्रांजिस्टर के समान है। यह सर्किट अच्छा वोल्टेज लाभ देता है, लेकिन कोई वर्तमान लाभ नहीं देता है। एक सामान्य आधार के साथ शामिल किए जाने की तरह, इस विकल्प का उपयोग यदा-कदा किया जाता है।
सामान्य स्रोत सर्किट
एक सामान्य स्रोत के साथ फील्ड ट्रायोड पर स्विच करने के लिए सबसे आम सर्किट।इसका लाभ ड्रेन सर्किट में प्रतिरोध आरसी के प्रतिरोध के अनुपात पर निर्भर करता है (लाभ को समायोजित करने के लिए नाली सर्किट में एक अतिरिक्त रोकनेवाला स्थापित किया जा सकता है), और ट्रांजिस्टर की विशेषताओं की स्थिरता पर भी निर्भर करता है।
इसके अलावा, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग नियंत्रित प्रतिरोध के रूप में किया जाता है। ऐसा करने के लिए, रैखिक खंड के भीतर ऑपरेटिंग बिंदु का चयन किया जाता है। इस सिद्धांत के अनुसार, एक नियंत्रित वोल्टेज विभक्त लागू किया जा सकता है।
और इस मोड में एक डबल-गेट ट्रायोड पर, आप लागू कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, उपकरण प्राप्त करने के लिए एक मिक्सर - प्राप्त सिग्नल एक गेट को खिलाया जाता है, और दूसरे को - स्थानीय थरथरानवाला संकेत.
यदि हम इस सिद्धांत को स्वीकार करते हैं कि इतिहास एक सर्पिल में विकसित होता है, तो हम इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास में एक पैटर्न देख सकते हैं। वोल्टेज नियंत्रित लैंप से दूर जाकर, प्रौद्योगिकी द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में चली गई है, जिसे नियंत्रित करने के लिए वर्तमान की आवश्यकता होती है। सर्पिल ने एक पूर्ण मोड़ बना लिया है - अब एकध्रुवीय ट्रायोड का प्रभुत्व है, जो लैंप की तरह, नियंत्रण सर्किट में बिजली की खपत की आवश्यकता नहीं होती है। यह देखा जाएगा कि चक्रीय वक्र आगे कहां ले जाएगा। अब तक, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का कोई विकल्प नहीं है।
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