موسفٹ کیا ہے؟  

   
        MOSFET کا اصل معنی ہے: MOS (Metal Oxide Semiconductor) FET (Feld Effect Transistor) یعنی فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر جو کہ سیمی کنڈکٹر (S) کو الیکٹرک فیلڈ کے اثر سے دھات کی تہہ (M) کے گیٹ سے کنٹرول کرتا ہے۔ ) آکسائیڈ پرت (O) کے ذریعے۔طاقت کا ڈھانچہ MOSFET

طاقت MOSFET کی اندرونی ساخت اور برقی علامت کو تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ اسے NPN قسم اور PNP قسم میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ ٹائپ این پی این کو عام طور پر این چینل کی قسم کہا جاتا ہے، اور پی این پی کی قسم کو عام طور پر پی چینل کی قسم کہا جاتا ہے۔ جیسا کہ انجیر سے دیکھا جا سکتا ہے۔ 1، N-چینل FET کا منبع اور ڈرین N-type سیمک کنڈکٹر سے منسلک ہیں، اور P-channel FET کا منبع اور ڈرین P-قسم کے سیمی کنڈکٹر سے جڑے ہوئے ہیں۔ ہم جانتے ہیں کہ جنرل ٹرائیوڈ آؤٹ پٹ کرنٹ کو ان پٹ کرنٹ کے ذریعے کنٹرول کرتا ہے۔ تاہم، FET کے لیے، اس کا آؤٹ پٹ کرنٹ ان پٹ وولٹیج (یا فیلڈ وولٹیج) کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ اس پر غور کیا جا سکتا ہے کہ ان پٹ کرنٹ بہت چھوٹا ہے یا کوئی ان پٹ کرنٹ نہیں ہے، جس کی وجہ سے ڈیوائس میں ان پٹ کی رکاوٹ زیادہ ہے، اور اسی لیے ہم اسے FET کہتے ہیں۔

       پاور MOSFET کے کام کرنے والے اصول
   
       کٹ آف: ڈرین اور سورس کے درمیان مثبت پاور سپلائی لگائی جاتی ہے، اور گیٹ اور سورس کے درمیان وولٹیج صفر ہے۔ P-بیس ریجن اور N-drift ریجن کے درمیان بننے والا PN جنکشن J1 الٹ ہے، اور نالی اور ماخذ کے درمیان کوئی کرنٹ نہیں بہہ رہا ہے۔

چالکتا: گیٹ اور سورس کے درمیان ایک مثبت وولٹیج UGS لگایا جاتا ہے۔ گیٹ موصل ہے، لہذا کوئی گیٹ کرنٹ نہیں بہے گا۔ تاہم، گیٹ کا مثبت وولٹیج اس کے نیچے P خطے میں سوراخوں کو دور کر دے گا، اور P خطے میں اقلیتی کیریئرز اور الیکٹرانوں کو گیٹ کے نیچے P خطے کی سطح کی طرف راغب کرے گا۔جب UGS UT (ٹرن آن وولٹیج یا تھریشولڈ وولٹیج) سے زیادہ ہوتا ہے، تو گیٹ کے نیچے P-علاقے کی سطح پر الیکٹران کا ارتکاز سوراخ کے ارتکاز سے تجاوز کر جائے گا، جو P-type کے سیمی کنڈکٹر کو N-type میں تبدیل کر دے گا۔ ایک الٹی پرت. الٹی پرت PN جنکشن J1 کو غائب کرنے کے لیے ایک N-چینل بنائے گی، اور نالی اور ذریعہ کنڈکٹیو ہو گا۔پاور MOSFET کی بنیادی خصوصیات
   
          جامد خصوصیات:        

اس کی منتقلی کی خصوصیات اور آؤٹ پٹ کی خصوصیات کو شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔

 
 

ڈرین کرنٹ آئی ڈی اور گیٹ سورس وولٹیج UGS کے درمیان تعلق کو MOSFET کی منتقلی کی خصوصیت کہا جاتا ہے۔ جب ID بڑی ہوتی ہے، ID اور UGS کے درمیان تعلق تقریباً لکیری ہوتا ہے، اور وکر کی ڈھلوان کو transconductance Gfs کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔

MOSFET کے ڈرین کی VA خصوصیات (آؤٹ پٹ خصوصیات): کٹ آف ریجن (جی ٹی آر کے کٹ آف ریجن کے مطابق)؛ سنترپتی علاقہ (جی ٹی آر کے ایمپلیفیکیشن ریجن کے مطابق)؛ غیر سیر شدہ خطہ (جی ٹی آر کے سیر شدہ خطے کے مطابق)۔ پاور MOSFET سوئچنگ حالت میں کام کرتا ہے، یعنی یہ کٹ آف ریجن اور غیر سیر شدہ خطے کے درمیان آگے پیچھے سوئچ کرتا ہے۔ ڈرین اور پاور MOSFET کے ماخذ کے درمیان ایک طفیلی ڈایڈڈ ہوتا ہے، اور جب ڈرین اور سورس کے درمیان ریورس وولٹیج لگائی جاتی ہے تو ڈیوائس آن ہو جاتی ہے۔ پاور MOSFET کی آن سٹیٹ ریزسٹنس میں مثبت درجہ حرارت کا گتانک ہوتا ہے، جو موجودہ اشتراک کے لیے فائدہ مند ہوتا ہے جب آلات متوازی طور پر جڑے ہوتے ہیں۔
            متحرک خصوصیات:

ٹیسٹ سرکٹ اور سوئچنگ پروسیس ویوفارمز کو شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔

 

Td(آن) ٹرن آن ڈیلے ٹائم ٹرن آن ڈیلی ٹائم وہ وقت ہے جب گیٹ سورس وولٹیج گیٹ ڈرائیونگ وولٹیج کے 10% تک بڑھ جاتا ہے جب لیکیج کرنٹ مخصوص کرنٹ کے 10% تک بڑھ جاتا ہے۔Tr رائز ٹائم- رائز ٹائم وہ وقت ہے جو ڈرین کرنٹ کو 10% سے 90% تک بڑھنے میں لیتا ہے۔ iD کی مستحکم حالت کا تعین ڈرین پاور سپلائی وولٹیج UE اور ڈرین لوڈ ریزسٹنس سے ہوتا ہے۔ UGSP کا سائز iD کی مستحکم حالت سے متعلق ہے۔ UGS کے UGSP تک پہنچنے کے بعد، یہ اس وقت تک بڑھتا رہتا ہے جب تک کہ یہ مستحکم حالت تک نہ پہنچ جائے، لیکن iD میں کوئی تبدیلی نہیں آئی ہے۔ ??کھلنے کا وقت ٹن - کھلنے میں تاخیر کے وقت اور بڑھتے وقت کا مجموعہ۔ٹی ڈی (آف) ٹرن آف ڈیلے ٹائم ٹرن آف ڈیلی ٹائم وہ وقت ہے جب گیٹ سورس وولٹیج گیٹ ڈرائیونگ وولٹیج کے 90% تک گر جاتا ہے جب لیکیج کرنٹ مخصوص کرنٹ کے 90% تک گر جاتا ہے۔ یہ لوڈ میں کرنٹ منتقل ہونے سے پہلے تاخیر کو ظاہر کرتا ہے۔ٹی ایف فال ٹائم - گرنے کا وقت وہ وقت ہے جو ڈرین کرنٹ کو 90% سے 10% تک گرنے میں لیتا ہے۔ٹرن آف ٹائم ٹو آف - ٹرن آف تاخیر کے وقت اور گرنے کے وقت کا مجموعہ۔
          MOSFET کے کئی عام پیرامیٹرز کو سمجھیں۔                
VDS، یعنی ڈرین سورس وولٹیج، MOSFET کا ایک محدود پیرامیٹر ہے، جو ڈرین اور MOSFET کے ماخذ کے درمیان زیادہ سے زیادہ وولٹیج کی نشاندہی کرتا ہے۔ واضح رہے کہ یہ پیرامیٹر جنکشن کے درجہ حرارت سے متعلق ہے۔ عام طور پر، جنکشن کا درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، زیادہ سے زیادہ قدر۔ RDS(آن)، ڈرین اور سورس کی آن ریزسٹنس، جو کہ کچھ شرائط کے تحت MOSFET کو آن ہونے پر ڈرین اور سورس کے درمیان آن مزاحمت کی نشاندہی کرتا ہے۔ یہ پیرامیٹر MOSFET جنکشن درجہ حرارت اور ڈرائیونگ وولٹیج Vgs سے متعلق ہے۔ ایک خاص حد کے اندر، جنکشن کا درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، Rds اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ ڈرائیونگ وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، Rds اتنا ہی چھوٹا ہوگا۔ Q، گیٹ چارج، ڈرائیونگ سگنل کی کارروائی کے تحت گیٹ وولٹیج کے 0V سے ٹرمینیشن وولٹیج (جیسے 15V) تک بڑھنے کے لیے درکار چارجنگ چارج ہے۔ یعنی، چارج جو MOSFET کو آف سٹیٹ سے مکمل طور پر آن سٹیٹ تک فراہم کرنے کی ضرورت ہے وہ ایک اہم پیرامیٹر ہے جو MOSFET ڈرائیونگ سرکٹ کی ڈرائیونگ کی صلاحیت کو جانچنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ آئی ڈی، ڈرین کرنٹ اور ڈرین کرنٹ کو عام طور پر کئی مختلف طریقوں سے بیان کیا جاتا ہے۔ ورکنگ کرنٹ کی شکل کے مطابق، ایک مخصوص پلس چوڑائی کے ساتھ مسلسل ڈرین کرنٹ اور پلسڈ ڈرین کرنٹ موجود ہیں۔ یہ پیرامیٹر MOSFET کا ایک حد پیرامیٹر بھی ہے، لیکن اس زیادہ سے زیادہ موجودہ قدر کا مطلب یہ نہیں ہے کہ آپریشن کے دوران ڈرین کرنٹ اس قدر تک پہنچ سکتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ جب شیل کا درجہ حرارت ایک خاص قدر پر ہوتا ہے، اگر MOSFET ورکنگ کرنٹ اوپر بیان کردہ زیادہ سے زیادہ ڈرین کرنٹ ہے، تو جنکشن کا درجہ حرارت زیادہ سے زیادہ قدر تک پہنچ جائے گا۔ لہذا یہ پیرامیٹر ڈیوائس پیکیج اور محیطی درجہ حرارت سے بھی متعلق ہے۔ Eoss، آؤٹ پٹ کیپیسیٹی انرجی، آؤٹ پٹ کپیسیٹر Coss کے ذریعے MOSFET میں ذخیرہ شدہ توانائی کی نشاندہی کرتا ہے۔ چونکہ MOSFET کے آؤٹ پٹ کیپیسیٹینس Coss میں واضح نان لائنر خصوصیات ہیں، یہ Vds وولٹیج کی تبدیلی کے ساتھ تبدیل ہوتی ہے۔ لہذا، اگر ڈیٹا شیٹ یہ پیرامیٹر فراہم کرتی ہے، تو یہ MOSFET کے سوئچنگ نقصان کا اندازہ کرنے میں بہت مددگار ہے۔ MOSFET کے تمام دستورالعمل یہ پیرامیٹر فراہم نہیں کرتے ہیں، درحقیقت، زیادہ تر ڈیٹا شیٹ ایسا نہیں کرتی ہیں۔ Body Diode di/dt باڈی ڈائیوڈ کی موجودہ تبدیلی کی شرح MOSFET باڈی ڈائیوڈ کی ریورس ریکوری خصوصیات کو ظاہر کرتی ہے۔ چونکہ ڈایڈڈ ایک دوئبرووی آلہ ہے، یہ چارج اسٹوریج سے متاثر ہوتا ہے۔ جب ڈائیوڈ ریورس بائیسڈ ہوتا ہے، تو PN جنکشن میں ذخیرہ شدہ چارج کو صاف کرنا ضروری ہے۔ مندرجہ بالا پیرامیٹرز اس خصوصیت کی عکاسی کرتے ہیں۔ Vg، گیٹ اور سورس کا زیادہ سے زیادہ ڈرائیونگ وولٹیج، جو MOSFET کا ایک حد پیرامیٹر بھی ہے، زیادہ سے زیادہ ڈرائیونگ وولٹیج کی نشاندہی کرتا ہے جسے MOSFET برداشت کر سکتا ہے۔ ایک بار جب ڈرائیونگ وولٹیج اس حد سے بڑھ جائے تو یہ گیٹ آکسائیڈ کی تہہ کو بہت کم وقت میں بھی مستقل نقصان پہنچائے گا۔ عام طور پر، جب تک ڈرائیونگ وولٹیج حد سے زیادہ نہیں ہے، کوئی مسئلہ نہیں ہوگا. تاہم، کچھ خاص مواقع میں، طفیلی پیرامیٹرز کی موجودگی کی وجہ سے، اس کا Vgs وولٹیج پر غیر متوقع اثر پڑے گا، جس پر خصوصی توجہ دینے کی ضرورت ہے۔ SOA، محفوظ ورکنگ ایریا، ہر MOSFET اپنا محفوظ ورکنگ ایریا دے گا۔ مختلف بائی پولر ٹرانزسٹرز اور پاور MOSFETs ثانوی خرابی نہیں دکھائیں گے، اس لیے محفوظ کام کرنے والے علاقے کی وضاحت اس وقت ہوتی ہے جب جنکشن کا درجہ حرارت زیادہ سے زیادہ قابل اجازت قدر تک پہنچ جاتا ہے۔           
          طاقت MOSFET کے انتخاب کے اصول          MOSFET پیرامیٹرز کی اہمیت کو جانتے ہوئے، مینوفیکچرر کے پروڈکٹ مینوئل کے مطابق آپ کی ضروریات کو پورا کرنے والی مصنوعات کا انتخاب کیسے کریں؟ صحیح MOSFET کو منتخب کرنے کے لیے چار مراحل ہیں۔1) چینل کا انتخاب ڈیزائن کے لیے صحیح ڈیوائس کا انتخاب کرنے کا پہلا قدم یہ فیصلہ کرنا ہے کہ آیا N-channel یا P-چینل MOSFET استعمال کرنا ہے۔ عام پاور ایپلی کیشنز میں، جب MOSFET کو گراؤنڈ کیا جاتا ہے اور لوڈ مینز وولٹیج سے منسلک ہوتا ہے، MOSFET کم وولٹیج سائیڈ سوئچ بناتا ہے۔ کم وولٹیج والے سائیڈ سوئچ میں، N-چینل MOSFET کو آلہ کو بند کرنے یا آن کرنے کے لیے درکار وولٹیج کو مدنظر رکھتے ہوئے استعمال کیا جانا چاہیے۔ جب MOSFET بس سے منسلک ہوتا ہے اور لوڈ گراؤنڈ ہوتا ہے تو ہائی وولٹیج سائیڈ سوئچ استعمال کیا جاتا ہے۔ P-channel MOSFET عام طور پر اس ٹوپولوجی میں استعمال کیا جاتا ہے، جس کی وجہ وولٹیج ڈرائیونگ پر غور کرنا بھی ہے۔ 2) وولٹیج اور کرنٹ کا انتخاب ریٹیڈ وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، ڈیوائس کی قیمت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ عملی تجربے کے مطابق، ریٹیڈ وولٹیج مینز وولٹیج یا بس وولٹیج سے زیادہ ہونا چاہیے۔ صرف اس طرح سے کافی تحفظ فراہم کیا جاسکتا ہے تاکہ MOSFET ناکام نہ ہو۔ جہاں تک MOSFET کے انتخاب کا تعلق ہے، نالی اور ذریعہ کے درمیان زیادہ سے زیادہ وولٹیج کا تعین کرنا ضروری ہے، یعنی زیادہ سے زیادہ VDS۔ دیگر حفاظتی عوامل جن پر ڈیزائن انجینئرز کو غور کرنے کی ضرورت ہے ان میں الیکٹرانک ڈیوائسز، جیسے موٹرز یا ٹرانسفارمرز کو تبدیل کرنے سے پیدا ہونے والے وولٹیج کے عارضی طور پر شامل ہیں۔ مختلف ایپلی کیشنز کا ریٹیڈ وولٹیج بھی مختلف ہے۔ عام طور پر، پورٹیبل ڈیوائس 20V ہے، FPGA پاور سپلائی 20~30V ہے، اور 85~220VAC ایپلی کیشن 450~600V V ہے۔ مسلسل کنڈکشن موڈ میں، MOSFET ایک مستحکم حالت میں ہے، اور کرنٹ مسلسل گزرتا ہے۔ آلہ پلس اسپائک سے مراد آلے کے ذریعے بہتے ہوئے اضافے (یا اسپائک کرنٹ) کی ایک بڑی مقدار ہے۔ ایک بار جب ان حالات میں زیادہ سے زیادہ کرنٹ کا تعین ہو جاتا ہے، تو صرف اس ڈیوائس کو براہ راست منتخب کرنا ضروری ہے جو اس زیادہ سے زیادہ کرنٹ کو برداشت کر سکے۔ ?3) ترسیل کے نقصان کا حساب MOSFET آلات کی بجلی کے نقصان کا حساب Iload2× سے لگایا جا سکتا ہے۔ RDS(ON) حساب کے مطابق، چونکہ درجہ حرارت کے ساتھ مزاحمت میں تبدیلی آتی ہے، اس لیے بجلی کی کھپت بھی متناسب طور پر بدل جائے گی۔ پورٹیبل ڈیزائن کے لیے، کم وولٹیج استعمال کرنا آسان (زیادہ عام) ہے، جبکہ صنعتی ڈیزائن کے لیے، زیادہ وولٹیج استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نوٹ کریں کہ کرنٹ کے ساتھ RDS(ON) مزاحمت قدرے بڑھے گی۔ RDS(ON) مزاحمت کے مختلف الیکٹریکل پیرامیٹرز کی تبدیلیاں مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ تکنیکی ڈیٹا شیٹ میں دیکھی جا سکتی ہیں۔ 4) کمپیوٹنگ سسٹم کی گرمی کی کھپت کے لیے ڈیزائنر کو دو مختلف حالات پر غور کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، یعنی بدترین صورت اور حقیقی صورت حال۔ یہ سفارش کی جاتی ہے کہ حساب کے نتائج کو بدترین صورت میں اپنایا جائے، کیونکہ یہ نتیجہ ایک بڑا حفاظتی مارجن فراہم کرتا ہے اور اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ نظام ناکام نہیں ہوگا۔ MOSFET ڈیٹا شیٹ میں پیمائش کے کچھ اعداد و شمار ہیں جن پر توجہ دینے کی ضرورت ہے۔ جیسے پیکڈ ڈیوائس کے سیمی کنڈکٹر جنکشن اور ماحول کے درمیان تھرمل مزاحمت، اور زیادہ سے زیادہ جنکشن درجہ حرارت۔ درحقیقت، سوئچنگ نقصان بھی ایک بہت اہم انڈیکس ہے۔ فوری وولٹیج کرنٹ پروڈکٹ کافی بڑی ہے، جو کسی حد تک ڈیوائس کی سوئچنگ کارکردگی کا تعین کرتی ہے۔ تاہم، اگر سسٹم کو اعلیٰ سوئچنگ کارکردگی کی ضرورت ہے، تو کم گیٹ چارج QG کے ساتھ پاور MOSFET کو منتخب کیا جا سکتا ہے۔

ڈس کلیمر: یہ مضمون "الیکٹرانک انجینئرز کے نوٹس" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے۔ یہ مضمون صرف مصنف کے ذاتی خیالات کی نمائندگی کرتا ہے، اور Sacco Micro اور صنعت کے خیالات کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ یہ صرف دوبارہ پرنٹ کرنے اور شیئر کرنے کے لیے ہے تاکہ املاک دانش کے حقوق کے تحفظ کی حمایت کی جا سکے۔ دوبارہ پرنٹ کرتے وقت براہ کرم اصل ماخذ اور مصنف کی نشاندہی کریں۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔

کمپنی کا ٹیلی فون: +86-0755-83044319
فیکس/فیکس:+86-0755-83975897
ای میل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 منیجر لی
QQ: 332496225 منیجر Qiu
پتہ: کمرہ 809، بلاک سی، ژانتاو ٹیکنالوجی بلڈنگ، نمبر 1079 منزی ایونیو، لونگہوا نیو ڈسٹرکٹ، شینزین