MOSFET جو جائزو

پاور MOSFET پڻ جنڪشن جي قسم ۽ موصلي دروازي جي قسم ۾ ورهايل آھي، پر عام طور تي خاص طور تي موصلي دروازي جي قسم MOSFET (ميٽيل آڪسائيڊ سيمي ڪنڊڪٽر FET) ڏانھن اشارو ڪري ٿو، جنھن کي پاور MOSFET (پاور MOSFET) چيو ويندو آھي. جنڪشن قسم جي پاور فيلڊ اثر ٽرانزسٽر کي عام طور تي اليڪٽرروسٽيٽڪ انڊڪشن ٽرانزسٽر (Static Induction Transistor - SIT) چئبو آهي. اها خاصيت آهي دروازي جي وولٽيج کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ ڊرين ڪرنٽ، ڊرائيو سرڪٽ سادو آهي، ٿوري ڊرائيو پاور جي ضرورت آهي، تيز سوئچنگ اسپيڊ، اعليٰ آپريٽنگ فريڪوئنسي، حرارتي استحڪام بهتر آهي.جي تي آر, پر ان جي موجوده گنجائش ننڍي آهي، گهٽ وولٽيج، عام طور تي صرف پاور تي لاڳو ٿئي ٿو 10kW کان وڌيڪ پاور اليڪٽرانڪ ڊوائيسز.

 

1. پاور MOSFET ساخت ۽ آپريٽنگ اصول

پاور MOSFET قسم: conductive چينل موجب P-چينل ۽ N-چينل ۾ ورهائي سگهجي ٿو. دروازي جي مطابق وولٹیج جي طول و عرض ۾ ورهائي سگھجي ٿو؛ ختم ٿيڻ جو قسم؛ جڏهن دروازي جي وولٽيج صفر آهي جڏهن ڊرين جو ذريعو قطب هڪ هلندڙ چينل جي وجود جي وچ ۾، وڌايو ويو آهي؛ N (P) چينل ڊيوائس لاءِ، گيٽ وولٽيج (گهٽ کان گھٽ) صفر کان وڌيڪ آھي ھڪ ڪنڊڪٽنگ چينل جي وجود کان اڳ، پاور MOSFET خاص طور تي N-چينل وڌايو ويو آھي.

 

1.1 پاورMOSFETساخت　　

پاور MOSFET اندروني جوڙجڪ ۽ برقي علامتون؛ ان جي وهڪري ۾ صرف هڪ پولارٽي ڪيريئر (پوليس) شامل آهي، هڪ يوني پولر ٽرانزيسٽر آهي. هلائڻ وارو ميڪانيزم ساڳيو آهي گهٽ-پاور MOSFET، پر ساخت ۾ وڏو فرق آهي، گهٽ-پاور MOSFET هڪ افقي conductive ڊيوائس آهي، طاقت MOSFET اڪثر عمودي conductive جوڙجڪ، جنهن کي VMOSFET (عمودي MOSFET) جي نالي سان پڻ سڃاتو وڃي ٿو. ، جيڪو MOSFET ڊوائيس وولٹیج ۽ موجوده برداشت جي صلاحيت کي تمام گهڻو بهتر بڻائي ٿو.

 

عمودي conductive جوڙجڪ ۾ اختلاف جي مطابق، پر VVMOSFET جي عمودي conductivity حاصل ڪرڻ لاء V-شڪل نالي جي استعمال ۾ ورهايل آهي ۽ VDMOSFET جي عمودي conductive ڊبل-diffused MOSFET ڍانچي آهي (عمودي ڊبل-وڇڙيل.MOSFET)، هي پيپر بنيادي طور تي VDMOS ڊوائيسز جي مثال طور بحث ڪيو ويو آهي.

 

پاور MOSFETs گھڻن مربوط ڍانچي لاءِ، جھڙوڪ بين الاقوامي ريڪٽيفير (انٽرنيشنل ريڪٽائير) HEXFET ھيڪساگونل يونٽ استعمال ڪندي؛ Siemens (Siemens) SIPMOSFET چورس يونٽ استعمال ڪندي؛ موٽرولا (Motorola) TMOS "پن" شڪل جي ترتيب سان مستطيل يونٽ استعمال ڪندي.

 

1.2 پاور MOSFET آپريشن جو اصول

ڪٽ-آف: ڊيل-ذريعو پولس ۽ مثبت پاور سپلائي جي وچ ۾، وولٽيج جي وچ ۾ دروازي جو ذريعو صفر آهي. p بنيادي علائقو ۽ N drift علائقو PN جنڪشن J1 ريورس تعصب جي وچ ۾ ٺھيل آھي، ڊرين ماخذ قطبن جي وچ ۾ ڪوبه موجوده وهڪرو نه آھي.

چالکائي: گيٽ سورس ٽرمينلز جي وچ ۾ لاڳو ٿيل مثبت وولٹیج UGS سان، دروازي کي موصل ڪيو ويندو آهي، تنهنڪري دروازي جو ڪوبه وهڪرو نه وهندو آهي. بهرحال، دروازي جو مثبت وولٽيج ان جي هيٺان P-ريجن ۾ سوراخن کي دٻائي ڇڏيندو، ۽ P-علائقي ۾ اوليگون-اليڪٽرانن کي دروازي جي هيٺان P-علائقي جي مٿاڇري ڏانهن متوجه ڪندو جڏهن UGS کان وڌيڪ هوندو. UT (ٽرن-آن وولٽيج يا حد جي وولٽيج)، دروازي جي هيٺان P-علائقن جي مٿاڇري تي اليڪٽرانن جو ڪنسنٽريشن سوراخن جي ڪنسنٽريشن کان وڌيڪ هوندو، ته جيئن P-قسم جو سيمي ڪنڊڪٽر هڪ N-قسم ۾ بدلجي وڃي ۽ بڻجي وڃي. هڪ اُلٽي پرت، ۽ اُلٽي پرت هڪ N-چينل ٺاهي ٿي ۽ PN جنڪشن J1 کي غائب، drain ۽ ذريعو conductive بڻائي ٿي.

 

1.3 پاور MOSFETs جون بنيادي خاصيتون

1.3.1 جامد خاصيتون.

دروازي جي وچ ۾ موجوده ID ۽ وولٹیج UGS جي وچ ۾ لاڳاپو دروازي جي ماخذ جي وچ ۾ MOSFET جي منتقلي جي خصوصيت کي سڏيو ويندو آهي، ID وڏي آهي، ID ۽ UGS جي وچ ۾ تعلق تقريبا لڪير آهي، ۽ وکر جي سلپ جي طور تي بيان ڪيو ويو آهي transconductance Gfs. .

 

MOSFET جي ڊرين وولٽ-ايمپيئر خاصيتون (آئوٽ پُٽ خاصيتون): ڪٽ آف علائقو (جي ٽي آر جي ڪٽ آف علائقي سان لاڳاپيل)؛ saturation علائقي (GTR جي amplification علائقي سان ملندڙ جلندڙ)؛ غير سنترپت علائقو (جي ٽي آر جي سنترپتي علائقي سان لاڳاپيل). پاور MOSFET سوئچنگ حالت ۾ هلندي آهي، يعني، اهو ڪٽ آف علائقي ۽ غير سنترپت واري علائقي جي وچ ۾ اڳتي ۽ پوئتي موٽندو آهي. پاور MOSFET وٽ ڊرين سورس ٽرمينلز جي وچ ۾ هڪ پاراسٽڪ ڊاءِڊ هوندو آهي، ۽ ڊيوائس هلندي آهي جڏهن ڊرين سورس ٽرمينلز جي وچ ۾ ريورس وولٽيج لاڳو ڪيو ويندو آهي. طاقت MOSFET جي رياستي مزاحمت ۾ هڪ مثبت گرمي پد جي کوٽائي آهي، جيڪا موجوده کي برابر ڪرڻ لاء مناسب آهي جڏهن ڊوائيسز متوازي سان ڳنڍيل آهن.

 

1.3.2 متحرڪ خصوصيت؛

ان جو امتحان سرڪٽ ۽ سوئچنگ عمل waveforms.

موڙ تي عمل؛ موڙ تي دير جو وقت td(on) - وقت جو عرصو سامهون واري لمحي ۽ لمحن جي وچ ۾ جڏهن uGS = UT ۽ iD ظاهر ٿيڻ شروع ٿئي ٿو؛ اڀرڻ جو وقت tr- وقت جو عرصو جڏهن uGS uT کان گيٽ وولٽيج UGSP ڏانهن وڌي ٿو جنهن تي MOSFET غير سنتر ٿيل علائقي ۾ داخل ٿئي ٿو؛ آئي ڊي جي مستحڪم رياست جي قيمت ڊرين سپلائي وولٽيج، يو اي، ۽ ڊرين پاران طئي ڪئي وئي آهي UGSP جي شدت آئي ڊي جي مستحڪم رياست جي قيمت سان لاڳاپيل آهي. UGS کان پوءِ UGSP تائين پهچندو آهي، اهو اپ جي عمل هيٺ اڀرندو رهندو آهي جيستائين اهو مستحڪم حالت ۾ نه پهچي، پر iD ۾ ڪا تبديلي نه ايندي. موڙ تي وقت ٽون- موڙ تي دير جي وقت ۽ اڀرڻ وقت جو مجموعو.

 

آف ڊيلي ٽائيم ٽي ڊي (آف) - وقت جو عرصو جڏهن iD شروع ٿئي ٿو صفر تائين گھٽجڻ وقت کان صفر تائين، Cin کي رپيا ۽ RG ذريعي خارج ڪيو ويندو آهي، ۽ uGS هڪ exponential وکر جي مطابق UGSP ڏانهن پوي ٿو.

 

گرڻ جو وقت tf- وقت جو عرصو جڏهن uGS UGSP ۽ iD کان گهٽجڻ جاري آهي جيستائين چينل uGS < UT تي غائب نه ٿئي ۽ ID صفر تي اچي. بند ڪرڻ جو وقت بند- بند ٿيڻ جي دير جي وقت ۽ زوال جي وقت جو مجموعو.

 

1.3.3 MOSFET سوئچنگ اسپيڊ.

MOSFET سوئچنگ اسپيڊ ۽ Cin چارجنگ ۽ ڊسچارج جو وڏو تعلق آھي، استعمال ڪندڙ Cin کي گھٽ نٿو ڪري سگھي، پر ڊرائيونگ سرڪٽ جي اندروني مزاحمت کي گھٽائي سگھي ٿو، وقت کي گھٽائڻ لاءِ مسلسل، سوئچنگ جي رفتار کي تيز ڪرڻ لاءِ، MOSFET صرف پوليٽرونڪ چالڪيت تي ڀروسو ڪري ٿو، اتي ڪو oligotronic اسٽوريج اثر نه آهي، ۽ اهڙيء طرح بند ڪرڻ وارو عمل تمام تيز آهي، 10-100ns جي سوئچنگ جو وقت، آپريٽنگ فریکوئنسي 100kHz يا وڌيڪ ٿي سگهي ٿو، مکيه پاور برقي ڊوائيسز جو سڀ کان وڌيڪ آهي.

 

فيلڊ-ڪنٽرول ڊوائيسز لڳ ڀڳ ڪو به ان پٽ موجوده باقي جي ضرورت آهي. بهرحال، سوئچنگ جي عمل دوران، ان پٽ ڪيپيسيٽر کي چارج ۽ خارج ٿيڻ جي ضرورت آهي، جيڪا اڃا تائين ڊرائيونگ پاور جي هڪ خاص مقدار جي ضرورت آهي. وڌيڪ سوئچنگ فریکوئنسي، وڌيڪ ڊرائيو پاور گهربل.

 

1.4 متحرڪ ڪارڪردگي بهتري

ڊوائيس جي ايپليڪيشن کان علاوه، ڊوائيس جي وولٹیج، موجوده، فریکوئنسي تي غور ڪرڻ لاء، پر پڻ ايپليڪيشن ۾ ماسٽر هجڻ گهرجي ته ڪيئن ڊوائيس کي بچائڻ لاء، ڊوائيس کي نقصان ۾ عارضي تبديلين ۾ نه ٺاهيو. يقيناً thyristor ٻن بائيپولر ٽرانزسٽرن جو مجموعو آهي، وڏي ايراضيءَ جي ڪري وڏي گنجائش سان گڏ، ان ڪري ان جي dv/dt صلاحيت وڌيڪ خطرناڪ آهي. di/dt لاءِ ان ۾ پڻ وڌايل وهڪري واري علائقي جو مسئلو آهي، ان ڪري اهو پڻ ڪافي سخت پابنديون لاڳو ڪري ٿو.

پاور MOSFET جو معاملو بلڪل مختلف آهي. ان جي dv/dt ۽ di/dt صلاحيت اڪثر ڪري في نانو سيڪنڊ جي صلاحيت جي لحاظ کان اندازو لڳايو ويندو آهي (بلڪه في مائڪرو سيڪنڊ کان). پر ان جي باوجود، ان ۾ متحرڪ ڪارڪردگي جون حدون آهن. اهي طاقت MOSFET جي بنيادي ڍانچي جي لحاظ کان سمجهي سگهجي ٿو.

 

طاقت MOSFET جي جوڙجڪ ۽ ان جي برابر برابر سرڪٽ. ڊوائيس جي لڳ ڀڳ هر حصي ۾ capacitance جي اضافي ۾، ان کي غور ڪيو وڃي ٿو ته MOSFET هڪ diode متوازي سان ڳنڍيل آهي. هڪ خاص نقطي نظر کان، اتي به هڪ parasitic transistor آهي. (جيئن ته هڪ IGBT پڻ هڪ پارسيٽڪ thyristor آهي). اهي MOSFETs جي متحرڪ رويي جي مطالعي ۾ اهم عنصر آهن.

 

سڀ کان پهريان MOSFET جي جوڙجڪ سان جڙيل اندروني ڊاءڊ ۾ ڪجهه برفاني صلاحيت آهي. اهو عام طور تي واحد برفاني گنجائش ۽ بار بار برفاني طوفان جي صلاحيت جي لحاظ سان اظهار ڪيو ويندو آهي. جڏهن ريورس di/dt وڏو هوندو آهي، ڊيوڊ هڪ تمام تيز نبض اسپائڪ جي تابع هوندو آهي، جنهن ۾ برفاني طوفان واري علائقي ۾ داخل ٿيڻ جي صلاحيت هوندي آهي ۽ ممڪن طور تي ڊوائيس کي نقصان پهچائيندو آهي جڏهن ان جي برفاني طوفان جي صلاحيت وڌي ويندي آهي. جيئن ڪنهن به PN جنڪشن ڊيوڊ سان، ان جي متحرڪ خاصيتن جي ڇنڊڇاڻ تمام پيچيده آهي. اهي PN جنڪشن جي سادي تصور کان بلڪل مختلف آهن جن کي اڳتي جي هدايت ۾ هلائڻ ۽ ريورس هدايت ۾ بلاڪ ڪرڻ. جڏهن ڪرنٽ تيزيءَ سان گهٽجي ٿو، ڊاءِڊ پنهنجي ريورس بلاڪ ڪرڻ جي صلاحيت وڃائي ٿو ان عرصي لاءِ جنهن کي ريورس ريڪوري ٽائيم طور سڃاتو وڃي ٿو. اتي پڻ وقت جو هڪ عرصو هوندو آهي جڏهن PN جنڪشن کي تيزيءَ سان هلائڻ جي ضرورت پوندي آهي ۽ تمام گهٽ مزاحمت نه ڏيکاريندي آهي. هڪ دفعو پاور MOSFET ۾ ڊاءِڊ ۾ فارورڊ انجيڪشن لڳل آهي، انجيڪشن لڳل اقليتي ڪيريئر پڻ MOSFET جي پيچيدگي کي ملٽي ٽرانڪ ڊيوائس طور شامل ڪن ٿا.

 

عارضي حالتون ويجهڙائي سان لاڳاپيل آهن لائين حالتن سان، ۽ هن پاسو کي ايپليڪيشن ۾ ڪافي ڌيان ڏنو وڃي. اهو ضروري آهي ته ڊوائيس جي گهري ڄاڻ هجي انهي سان لاڳاپيل مسئلن کي سمجهڻ ۽ تجزيو ڪرڻ جي سهولت لاء.