- MOSFETs के प्रकार
- MOSFET के लक्षण और घटता
- एमओएसएफईटी और कॉमन-सोर्स एम्प्लीफिकेशन का डीसी बायसिंग
- बेसिक कॉमन सोर्स एम्पलीफायर कंस्ट्रक्शन विथ सिंगल MOSFET
MOSFET मूल रूप से एक ट्रांजिस्टर है जो क्षेत्र प्रभाव का उपयोग करता है। MOSFET का मतलब मेटल ऑक्साइड फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर है, जिसमें एक गेट है। गेट वोल्टेज डिवाइस की चालकता निर्धारित करता है। इस गेट वोल्टेज के आधार पर हम चालकता को बदल सकते हैं और इस प्रकार हम इसे एक स्विच के रूप में या एक एम्पलीफायर के रूप में उपयोग कर सकते हैं जैसे हम एक स्विच के रूप में या एक एम्पलीफायर के रूप में ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं।
बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर या BJT में बेस, एमिटर और कलेक्टर होता है, जबकि MOSFET में गेट, ड्रेन और सोर्स कनेक्शन होता है। पिन कॉन्फ़िगरेशन के अलावा, BJT को ऑपरेशन के लिए करंट की जरूरत होती है और MOSFET को वोल्टेज की जरूरत होती है।
MOSFET बहुत उच्च इनपुट प्रतिबाधा प्रदान करता है और यह पूर्वाग्रह के लिए बहुत आसान है। तो, एक रैखिक छोटे एम्पलीफायर के लिए, MOSFET एक उत्कृष्ट विकल्प है। रैखिक प्रवर्धन तब होता है जब हम संतृप्ति क्षेत्र में MOSFET को पूर्वाग्रह करते हैं जो एक केंद्रीय निश्चित क्यू बिंदु है।
नीचे की छवि में, एक मूल एन-चैनल MOSFETs आंतरिक निर्माण दिखाया गया है। MOSFET में तीन कनेक्शन हैं ड्रेन, गेट और सोर्स। गेट और चैनल के बीच कोई सीधा संबंध नहीं है। गेट इलेक्ट्रोड विद्युत रूप से अछूता रहता है और इस कारण से, इसे कभी-कभी IGFET या इंसुलेटेड गेट फील्ड एफ़िशियल पिस्तौल के रूप में जाना जाता है ।
यहाँ व्यापक रूप से लोकप्रिय MOSFET IRF530N की छवि है ।
MOSFETs के प्रकार
ऑपरेटिंग मोड के आधार पर, दो अलग-अलग प्रकार के MOSFET उपलब्ध हैं। इन दो प्रकारों में आगे दो उपप्रकार हैं
- डिप्लेशन मोड से MOSFET या MOSFET टाइप करें
- एन-चैनल MOSFET या NMOS
- पी-चैनल MOSFET या PMOS
- एन्हांसमेंट प्रकार MOSFET या MOSFET एन्हांसमेंट मोड के साथ
- एन-चैनल MOSFET या NMOS
- पी-चैनल MOSFET या PMOS
मंदी प्रकार MOSFET
MOSFET का डिलेटेशन प्रकार सामान्य रूप से शून्य से स्रोत वोल्टेज पर होता है। यदि MOSFET एन-चैनल डिप्लेशन-प्रकार MOSFET है तो कुछ थ्रेसहोल्ड वोल्टेज होगा, जिसे डिवाइस को बंद करने के लिए आवश्यक है। उदाहरण के लिए, -3 V या -5V के थ्रेसहोल्ड वोल्टेज के साथ एक एन-चैनल डिप्लेशन MOSFET, डिवाइस को बंद करने के लिए MOSFET के गेट को नकारात्मक -3 V या -5 V खींचना होगा। यह थ्रेसहोल्ड वोल्टेज एन चैनल के लिए नकारात्मक होगा, और पी चैनल के मामले में सकारात्मक होगा। MOSFET के इस प्रकार का उपयोग आमतौर पर तर्क सर्किट में किया जाता है।
एन्हांसमेंट प्रकार MOSFET
MOSFETs के एन्हांसमेंट प्रकार में, डिवाइस शून्य गेट वोल्टेज पर बंद रहता है। MOSFET चालू करने के लिए, हमें एक न्यूनतम गेट टू सोर्स वोल्टेज (वीजीएस थ्रेशोल्ड वोल्टेज) प्रदान करना होगा। लेकिन, इस गेट-टू-सोर्स वोल्टेज पर ड्रेन करंट अत्यधिक भरोसेमंद होता है, अगर वीजीएस बढ़ाया जाता है, तो ड्रेन करंट भी उसी तरीके से बढ़ता है। प्रवर्धक प्रकार एमओएसएफईटी एम्पलीफायर सर्किट के निर्माण के लिए आदर्श हैं। इसके अलावा, इसी तरह MOSFET घटने के लिए, इसमें NMOS और PMOS उपप्रकार भी हैं।
MOSFET के लक्षण और घटता
स्रोत को नाली में स्थिर वोल्टेज प्रदान करके, हम एक MOSFET के IV वक्र को समझ सकते हैं। जैसा कि ऊपर कहा गया है, ड्रेन करंट वीजीएस, गेट टू सोर्स वोल्टेज पर अत्यधिक भरोसेमंद है। यदि हम Vgs भिन्न करते हैं तो Drain धारा भी भिन्न होगी।
आइए एक MOSFET का IV वक्र देखें।
उपरोक्त छवि में, हम एक एन-चैनल MOSFET के IV ढलान को देख सकते हैं, ड्रेन करंट 0 है जब Vgs वोल्टेज थ्रेशोल्ड वोल्टेज से नीचे होता है, इस दौरान MOSFET कट-ऑफ मोड में होता है। उसके बाद जब गेट-टू-सोर्स वोल्टेज बढ़ना शुरू होता है, तो ड्रेन करंट भी बढ़ता है।
आइए देखें IRF530 MOSFET के IV कर्व का व्यावहारिक उदाहरण,
वक्र दिखा रहा है कि जब Vgs 4.5 V है, IRF530 का अधिकतम ड्रेन करंट 25A C पर 1A है। लेकिन जब हम Vgs को 5V तक बढ़ाते हैं, तो Drain करंट लगभग 2A होता है, और अंत में 6V Vgs पर, यह 10A प्रदान कर सकता है। नाली का करंट।
एमओएसएफईटी और कॉमन-सोर्स एम्प्लीफिकेशन का डीसी बायसिंग
खैर, अब यह एक रैखिक एम्पलीफायर के रूप में एक MOSFET का उपयोग करने का समय है । यह कठिन काम नहीं है अगर हम यह निर्धारित करते हैं कि कैसे MOSFET को पूर्वाग्रह किया जाए और इसका उपयोग एक परिपूर्ण ऑपरेशन क्षेत्र में किया जाए।
MOSFET तीन ऑपरेशन मोड में काम करता है: ओमिक, संतृप्ति और चुटकी बंद बिंदु। संतृप्ति क्षेत्र को रैखिक क्षेत्र भी कहा जाता है। यहां हम संतृप्ति क्षेत्र में MOSFET संचालित करते हैं, यह सही Q- बिंदु प्रदान करता है।
यदि हम एक छोटा संकेत (समय-भिन्न) प्रदान करते हैं और गेट या इनपुट पर डीसी पूर्वाग्रह लागू करते हैं, तो सही स्थिति के तहत MOSFET रैखिक प्रवर्धन प्रदान करता है।
उपरोक्त छवि में, MOSFET गेट पर एक छोटा सा साइनसॉइडल सिग्नल (V gs) लगाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप लागू sinusoidal इनपुट के लिए नाली के समकालिक प्रवाह में उतार-चढ़ाव होता है। छोटे सिग्नल वी gs के लिए, हम Q बिंदु से एक सीधी रेखा खींच सकते हैं जिसमें g m = dI d / dVgs की ढलान है।
ऊपर की छवि में ढलान देखा जा सकता है। यह पारगमन ढलान है । यह प्रवर्धन कारक के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। इस बिंदु पर नाली का वर्तमान आयाम है
ߡ आईडी = ग्राम x gs वीजीएस
अब, यदि हम ऊपर दिए गए योजनाबद्ध को देखते हैं, तो नाली अवरोधक R d, नाली के प्रवाह के साथ-साथ नाली के वोल्टेज को नियंत्रित कर सकता है।
Vds = Vdd - I d x Rd (V = I x R के रूप में)
AC आउटपुट सिग्नल = Vds =-Rd Id x Rd = -g m x will Vgs x Rd होगा
अब समीकरणों से, लाभ होगा
प्रवर्धित वोल्टेज Gain = -g m x Rd
तो, MOSFET एम्पलीफायर का समग्र लाभ पारगमन और नाली अवरोधक पर अत्यधिक निर्भर है।
बेसिक कॉमन सोर्स एम्पलीफायर कंस्ट्रक्शन विथ सिंगल MOSFET
एन चैनल सिंगल एमओएसएफईटी का उपयोग करके एक साधारण सामान्य स्रोत एम्पलीफायर बनाने के लिए, डीसी बायसिंग स्थिति को प्राप्त करना महत्वपूर्ण है। उद्देश्य की सेवा के लिए, दो सामान्य प्रतिरोधों: R1 और R2 का उपयोग करके एक सामान्य वोल्टेज विभक्त का निर्माण किया जाता है। नाली अवरोधक और स्रोत रोकनेवाला के रूप में दो और प्रतिरोधों की भी आवश्यकता होती है।
मूल्य का निर्धारण करने के लिए हमें कदम से कदम गणना की आवश्यकता है।
एक MOSFET उच्च इनपुट प्रतिबाधा के साथ प्रदान किया जाता है, इस प्रकार ऑपरेटिंग स्थिति में, गेट टर्मिनल में कोई वर्तमान प्रवाह मौजूद नहीं है।
अब, यदि हम डिवाइस में देखते हैं, तो हम पाएंगे कि वीडीडी (बायसिंग रेसिस्टर्स के बिना) से जुड़े तीन प्रतिरोधक हैं। तीन प्रतिरोधों Rd, MOSFET के आंतरिक प्रतिरोध और रु। इसलिए, अगर हम किरचॉफ के वोल्टेज कानून को लागू करते हैं, तो उन तीन प्रतिरोधों में वोल्टेज VDD के बराबर हैं।
अब ओम कानून के अनुसार, यदि हम प्रतिरोध को धारा के साथ गुणा करते हैं तो हमें V = I x R. के रूप में वोल्टेज मिलेगा। तो यहाँ पर धारा Drain current या I D है । इस प्रकार, आरडी के पार वोल्टेज V = I D x Rd है, वही रुपये के लिए लागू होता है जैसा कि वर्तमान में समान I D है, इसलिए रुपये भर में वोल्टेज Vs = I D x रुपये है। MOSFET के लिए, वोल्टेज V DS या नाली-से-स्रोत वोल्टेज है।
अब केवीएल के अनुसार, VDD = I D x Rd + V DS + I D x रु VDD = I D (Rd + Rs) + V DS (Rd + Rs) = V DD - V DS / I D
हम आगे भी इसका मूल्यांकन कर सकते हैं
Rd = (V DD - V DS / I D) - R S रु। को Rs = V S / I D के रूप में कैलकुलेट किया जा सकता है
अन्य दो प्रतिरोधों का मान सूत्र V G = V DD (R2 / R1 + R2) द्वारा निर्धारित किया जा सकता है
यदि आपके पास मूल्य नहीं है, तो आप इसे फॉर्मू वी जी = वी जीएस + वी एस से प्राप्त कर सकते हैं
सौभाग्य से, अधिकतम मान MOSFET डेटाशीट से उपलब्ध हो सकते हैं। विनिर्देश के आधार पर हम सर्किट का निर्माण कर सकते हैं।
दो युग्मन कैपेसिटर का उपयोग कट-ऑफ फ्रिक्वेंसी की भरपाई करने और इनपुट से आने वाले डीसी को ब्लॉक करने या अंतिम आउटपुट तक पहुंचने के लिए किया जाता है। हम डीसी पूर्वाग्रह विभक्त के बराबर प्रतिरोध का पता लगाकर और फिर वांछित कटऑफ आवृत्ति का चयन करके मान प्राप्त कर सकते हैं। सूत्र होगा
C = 1/2 =f आवश्यकता
उच्च शक्ति एम्पलीफायर डिजाइन के लिए, हम पहले पुश-कॉन्फ़िगरेशन के रूप में दो MOSFET का उपयोग करके 50 वाट का एक पावर एम्पलीफायर बनाते हैं, व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए लिंक का पालन करें।