फील्ड (एकध्रुवीय) ट्रान्झिस्टर एक असे उपकरण आहे ज्यामध्ये तीन आउटपुट असतात आणि ते कंट्रोल इलेक्ट्रोडवर लागू करून नियंत्रित केले जाते (शटर) विद्युतदाब. स्रोत-ड्रेन सर्किटमधून नियमित प्रवाह वाहतो.
अशा ट्रायोडची कल्पना सुमारे 100 वर्षांपूर्वी उद्भवली, परंतु केवळ गेल्या शतकाच्या मध्यभागी व्यावहारिक अंमलबजावणीकडे जाणे शक्य झाले. गेल्या शतकाच्या 50 च्या दशकात, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची संकल्पना विकसित केली गेली आणि 1960 मध्ये प्रथम कार्यरत नमुना तयार केला गेला. या प्रकारच्या ट्रायोड्सचे फायदे आणि तोटे समजून घेण्यासाठी, आपल्याला त्यांची रचना समजून घेणे आवश्यक आहे.
सामग्री
FET डिव्हाइस
युनिपोलर ट्रान्झिस्टर उपकरण आणि उत्पादन तंत्रज्ञानानुसार दोन मोठ्या वर्गांमध्ये विभागलेले आहेत. नियंत्रण तत्त्वांची समानता असूनही, त्यांच्याकडे डिझाइन वैशिष्ट्ये आहेत जी त्यांची वैशिष्ट्ये निर्धारित करतात.
p-n जंक्शनसह युनिपोलर ट्रायोड्स
अशा फील्ड वर्करचे उपकरण हे पारंपरिक उपकरणासारखेच असते सेमीकंडक्टर डायोड आणि, द्विध्रुवीय सापेक्ष विपरीत, फक्त एक संक्रमण आहे. p-n जंक्शन ट्रान्झिस्टरमध्ये एका प्रकारच्या कंडक्टरची प्लेट असते (उदाहरणार्थ, n), आणि दुसर्या प्रकारच्या सेमीकंडक्टरचा एम्बेडेड प्रदेश (या प्रकरणात, p).
एन-लेयर एक चॅनेल बनवते ज्याद्वारे स्त्रोत आणि ड्रेन टर्मिनल्स दरम्यान प्रवाह वाहतो. गेट पिन p-क्षेत्राशी जोडलेला आहे. जर गेटवर व्होल्टेज लागू केले गेले जे संक्रमणास उलट दिशेने पूर्वाग्रहित करते, तर संक्रमण क्षेत्र विस्तृत होते, चॅनेल क्रॉस सेक्शन, उलटपक्षी, अरुंद होते आणि त्याचा प्रतिकार वाढतो. गेट व्होल्टेज नियंत्रित करून, चॅनेलमधील विद्युत प्रवाह नियंत्रित केला जाऊ शकतो. ट्रान्झिस्टर पी-टाइप चॅनेलसह देखील केले जाऊ शकते, नंतर गेट एन-सेमिकंडक्टरद्वारे तयार केला जातो.
या डिझाइनच्या वैशिष्ट्यांपैकी एक म्हणजे ट्रान्झिस्टरचा खूप मोठा इनपुट प्रतिरोध. गेट करंट रिव्हर्स-बायस्ड जंक्शनच्या प्रतिकाराने निर्धारित केला जातो आणि तो एकक किंवा दहापट नॅनोअँपीअरच्या स्थिर प्रवाहावर असतो. पर्यायी प्रवाहावर, इनपुट प्रतिरोध जंक्शन कॅपेसिटन्सद्वारे सेट केला जातो.
अशा ट्रान्झिस्टरवर एकत्रित केलेले गेन टप्पे, उच्च इनपुट प्रतिरोधामुळे, इनपुट उपकरणांसह जुळणी सुलभ करा. याव्यतिरिक्त, युनिपोलर ट्रायोड्सच्या ऑपरेशन दरम्यान, चार्ज वाहकांचे कोणतेही पुनर्संयोजन होत नाही आणि यामुळे कमी-फ्रिक्वेंसी आवाज कमी होतो.
पूर्वाग्रह व्होल्टेजच्या अनुपस्थितीत, चॅनेलची रुंदी सर्वात मोठी असते आणि चॅनेलद्वारे प्रवाह जास्तीत जास्त असतो. व्होल्टेज वाढवून, चॅनेलची अशी स्थिती प्राप्त करणे शक्य आहे जेव्हा ते पूर्णपणे अवरोधित केले जाते. या व्होल्टेजला कट-ऑफ व्होल्टेज (Uts) म्हणतात.
FET चा ड्रेन करंट गेट-टू-सोर्स व्होल्टेज आणि ड्रेन-टू-सोर्स व्होल्टेज या दोन्हींवर अवलंबून असतो. गेटवरील व्होल्टेज निश्चित केले असल्यास, Us मध्ये वाढ झाल्यास, प्रवाह प्रथम जवळजवळ रेखीय वाढतो (सेक्शन ab). संपृक्ततेमध्ये प्रवेश करताना, व्होल्टेजमध्ये आणखी वाढ व्यावहारिकरित्या ड्रेन करंट (सेक्शन बीसी) मध्ये वाढ होत नाही. गेटवर ब्लॉकिंग व्होल्टेज पातळी वाढल्याने, आयडॉकच्या कमी मूल्यांवर संपृक्तता येते.
आकृती अनेक गेट व्होल्टेजसाठी स्त्रोत आणि ड्रेन दरम्यान ड्रेन करंट विरुद्ध व्होल्टेजचे कुटुंब दर्शवते. हे स्पष्ट आहे की जेव्हा Us संपृक्तता व्होल्टेजपेक्षा जास्त असतो, तेव्हा ड्रेन करंट व्यावहारिकपणे केवळ गेट व्होल्टेजवर अवलंबून असतो.
हे युनिपोलर ट्रान्झिस्टरच्या हस्तांतरण वैशिष्ट्याद्वारे स्पष्ट केले आहे. गेट व्होल्टेजचे नकारात्मक मूल्य वाढत असताना, जेव्हा गेटवर कटऑफ व्होल्टेज पातळी गाठली जाते तेव्हा ड्रेन करंट जवळजवळ शून्यावर खाली येतो.
युनिपोलर इन्सुलेटेड गेट ट्रायोड्स
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची दुसरी आवृत्ती इन्सुलेटेड गेटसह आहे. अशा ट्रायड्सला ट्रान्झिस्टर म्हणतात. TIR (मेटल-डायलेक्ट्रिक-सेमिकंडक्टर), परदेशी पदनाम - MOSFET. पूर्वी नाव घेतले होते राज्यमंत्री (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर).
सब्सट्रेट विशिष्ट प्रकारच्या चालकतेच्या कंडक्टरने बनलेला असतो (या प्रकरणात, n), चॅनेल वेगळ्या प्रकारच्या चालकतेच्या सेमीकंडक्टरद्वारे तयार होतो (या प्रकरणात, पी). गेट हे सब्सट्रेटपासून डायलेक्ट्रिक (ऑक्साइड) च्या पातळ थराने वेगळे केले जाते आणि केवळ व्युत्पन्न केलेल्या विद्युत क्षेत्राद्वारे वाहिनीवर परिणाम करू शकते.नकारात्मक गेट व्होल्टेजवर, व्युत्पन्न फील्ड चॅनेल प्रदेशातून इलेक्ट्रॉन विस्थापित करते, थर कमी होतो आणि त्याचा प्रतिकार वाढतो. पी-चॅनेल ट्रान्झिस्टरसाठी, उलटपक्षी, सकारात्मक व्होल्टेज लागू केल्याने प्रतिकार वाढतो आणि प्रवाह कमी होतो.
इन्सुलेटेड गेट ट्रान्झिस्टरचे आणखी एक वैशिष्ट्य म्हणजे हस्तांतरण वैशिष्ट्याचा सकारात्मक भाग (पी-चॅनेल ट्रायोडसाठी नकारात्मक). याचा अर्थ असा की गेटवर विशिष्ट मूल्याचा सकारात्मक व्होल्टेज लागू केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे ड्रेन करंट वाढेल. आउटपुट वैशिष्ट्यांच्या कुटुंबामध्ये p-n जंक्शन असलेल्या ट्रायोडच्या वैशिष्ट्यांपासून कोणताही मूलभूत फरक नाही.
गेट आणि सब्सट्रेटमधील डायलेक्ट्रिक लेयर खूप पातळ आहे, त्यामुळे उत्पादनाच्या सुरुवातीच्या वर्षापासून एमओएस ट्रान्झिस्टर (उदाहरणार्थ, घरगुती KP350) स्थिर विजेसाठी अत्यंत संवेदनशील होते. उच्च व्होल्टेजने पातळ फिल्मला छेद दिला, ट्रान्झिस्टर नष्ट केला. आधुनिक ट्रायोड्समध्ये, ओव्हरव्होल्टेजपासून संरक्षण करण्यासाठी डिझाइन उपाय केले जातात, म्हणून स्थिर सावधगिरीची व्यावहारिकपणे आवश्यकता नसते.
युनिपोलर इन्सुलेटेड गेट ट्रायोडची दुसरी आवृत्ती प्रेरित चॅनेल ट्रान्झिस्टर आहे. त्यात अंगभूत चॅनेल नाही; गेटवर व्होल्टेजच्या अनुपस्थितीत, स्त्रोतापासून नाल्यापर्यंतचा प्रवाह वाहत नाही. जर गेटवर पॉझिटिव्ह व्होल्टेज लागू केले असेल, तर त्याद्वारे तयार केलेले फील्ड सब्सट्रेटच्या एन-झोनमधून इलेक्ट्रॉन "खेचते" आणि जवळच्या पृष्ठभागाच्या प्रदेशात विद्युत प्रवाहासाठी एक चॅनेल तयार करते.यावरून हे स्पष्ट होते की असा ट्रान्झिस्टर, चॅनेलच्या प्रकारावर अवलंबून, केवळ एका ध्रुवीयतेच्या व्होल्टेजद्वारे नियंत्रित केला जातो. हे त्याच्या पॅसेज वैशिष्ट्यांवरून दिसून येते.
द्वि-गेट ट्रान्झिस्टर देखील आहेत. ते नेहमीपेक्षा भिन्न आहेत कारण त्यांच्याकडे दोन समान गेट्स आहेत, ज्यापैकी प्रत्येक वेगळ्या सिग्नलद्वारे नियंत्रित केला जाऊ शकतो, परंतु चॅनेलवरील त्यांचा प्रभाव सारांशित केला जातो. अशा ट्रायोडला मालिकेत जोडलेले दोन सामान्य ट्रान्झिस्टर म्हणून दर्शविले जाऊ शकते.
FET स्विचिंग सर्किट्स
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची व्याप्ती सारखीच आहे द्विध्रुवीय. ते प्रामुख्याने मजबुतीकरण घटक म्हणून वापरले जातात. द्विध्रुवीय ट्रायोड्स, जेव्हा प्रवर्धक टप्प्यांमध्ये वापरल्या जातात, त्यात तीन मुख्य स्विचिंग सर्किट असतात:
- सामान्य कलेक्टरसह (emitter अनुयायी);
- सामान्य बेससह;
- सामान्य उत्सर्जक सह.
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर समान प्रकारे चालू केले जातात.
कॉमन ड्रेनसह योजना
कॉमन ड्रेन असलेली योजना (स्रोत अनुयायी), द्विध्रुवीय ट्रायोडवरील एमिटर फॉलोअरप्रमाणे, व्होल्टेज वाढ प्रदान करत नाही, परंतु वर्तमान लाभ गृहीत धरतो.
सर्किटचा फायदा हा उच्च इनपुट प्रतिबाधा आहे, परंतु काही प्रकरणांमध्ये तो एक गैरसोय देखील आहे - कॅस्केड इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपास संवेदनशील बनते. आवश्यक असल्यास, रेझिस्टर R3 चालू करून Rin कमी केले जाऊ शकते.
सामान्य गेट सर्किट
हे सर्किट कॉमन बेस बायपोलर ट्रान्झिस्टरसारखे आहे. हे सर्किट चांगले व्होल्टेज लाभ देते, परंतु चालू लाभ मिळत नाही. सामान्य बेससह समावेशाप्रमाणे, हा पर्याय क्वचितच वापरला जातो.
सामान्य स्रोत सर्किट
सामान्य स्त्रोतासह फील्ड ट्रायोड्सवर स्विच करण्यासाठी सर्वात सामान्य सर्किट.त्याचा फायदा ड्रेन सर्किटमधील रेझिस्टन्स आरसी आणि रेझिस्टन्सच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असतो (लाभ समायोजित करण्यासाठी ड्रेन सर्किटमध्ये अतिरिक्त रेझिस्टर स्थापित केले जाऊ शकते), आणि ट्रान्झिस्टरच्या वैशिष्ट्यांच्या तीव्रतेवर देखील अवलंबून असते.
तसेच, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा वापर नियंत्रित प्रतिकार म्हणून केला जातो. हे करण्यासाठी, ऑपरेटिंग पॉइंट रेखीय विभागात निवडला जातो. या तत्त्वानुसार, नियंत्रित व्होल्टेज विभाजक लागू केला जाऊ शकतो.
आणि या मोडमध्ये डबल-गेट ट्रायोडवर, आपण कार्यान्वित करू शकता, उदाहरणार्थ, उपकरणे प्राप्त करण्यासाठी एक मिक्सर - प्राप्त सिग्नल एका गेटला दिले जाते आणि दुसर्याला - स्थानिक ऑसिलेटर सिग्नल.
जर आपण हा सिद्धांत स्वीकारला की इतिहास सर्पिलमध्ये विकसित होतो, तर आपण इलेक्ट्रॉनिक्सच्या विकासाचा एक नमुना पाहू शकतो. व्होल्टेज-नियंत्रित दिवे पासून दूर जात, तंत्रज्ञान द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरकडे वळले आहे, ज्यांना नियंत्रित करण्यासाठी विद्युत प्रवाह आवश्यक आहे. सर्पिलने पूर्ण वळण घेतले आहे - आता एकध्रुवीय ट्रायोड्सचे वर्चस्व आहे, ज्याला दिव्यांप्रमाणे, कंट्रोल सर्किट्समध्ये वीज वापरण्याची आवश्यकता नाही. चक्रीय वक्र पुढे कुठे नेईल हे पाहिले जाईल. आतापर्यंत, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरला पर्याय नाही.
तत्सम लेख:
