ક્ષેત્ર (એકધ્રુવીય) ટ્રાન્ઝિસ્ટર એ એક ઉપકરણ છે જે ત્રણ આઉટપુટ ધરાવે છે અને એપ્લાઇડ કંટ્રોલ ઇલેક્ટ્રોડ (ગેટ) દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.દરવાજો) વોલ્ટેજ કંટ્રોલ ઇલેક્ટ્રોડ (ગેટ) પર લાગુ થાય છે. નિયમન કરેલ પ્રવાહ સ્ત્રોત-ડ્રેન સર્કિટ દ્વારા વહે છે.
આવા ટ્રાયોડનો વિચાર લગભગ 100 વર્ષ પહેલાં ઉદ્ભવ્યો હતો, પરંતુ છેલ્લી સદીના મધ્ય સુધી વ્યવહારિક અમલીકરણનો સંપર્ક કરવો શક્ય બન્યું ન હતું. 1950 ના દાયકામાં, ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ખ્યાલ વિકસાવવામાં આવ્યો હતો, અને 1960 માં પ્રથમ કાર્યકારી નમૂનાનું નિર્માણ થયું હતું. આ પ્રકારના ટ્રાયોડ્સના ફાયદા અને ગેરફાયદાને સમજવા માટે, તેમની રચનાને સમજવી જરૂરી છે.
સામગ્રી
ફિલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરની ડિઝાઇન
યુનિપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર તેમની ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન તકનીક અનુસાર બે મોટા વર્ગોમાં આવે છે. જ્યારે નિયંત્રણ સિદ્ધાંતો સમાન હોય છે, તેમની પાસે ડિઝાઇન સુવિધાઓ છે જે તેમની લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરે છે.
p-n જંકશન સાથે યુનિપોલર ટ્રાયોડ્સ
આવા p-n જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું બંધારણ સામાન્ય જેવું જ છે સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ અને, તેના દ્વિધ્રુવી સંબંધીથી વિપરીત, માત્ર એક જંકશન ધરાવે છે. p-n જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં એક પ્રકારના વાહક (દા.ત., n), અને બીજા પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટરના એમ્બેડેડ પ્રદેશનો સમાવેશ થાય છે (આ કિસ્સામાં, p).
n-સ્તર એક ચેનલ બનાવે છે જેના દ્વારા સ્ત્રોતના પિન અને ડ્રેઇન વચ્ચે પ્રવાહ વહે છે. ગેટ લીડ પી-પ્રદેશ સાથે જોડાયેલ છે. જો સંક્રમણને વિરુદ્ધ દિશામાં ખસેડતા ગેટ પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો સંક્રમણ વિસ્તાર વિસ્તરે છે, ચેનલ ક્રોસ-સેક્શન, તેનાથી વિપરીત, સાંકડી થાય છે, તેનો પ્રતિકાર વધે છે. ગેટ વોલ્ટેજને નિયંત્રિત કરીને, ચેનલમાં વર્તમાનને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ટ્રાંઝિસ્ટર પી-ટાઇપ ચેનલ સાથે પણ બનાવી શકાય છે, પછી ગેટ એન-સેમિકન્ડક્ટર દ્વારા રચાય છે.
આ ડિઝાઇનની વિશિષ્ટતાઓમાંની એક ટ્રાંઝિસ્ટરનો ખૂબ મોટો ઇનપુટ પ્રતિકાર છે. ગેટ કરંટ રિવર્સ-સ્વિચ્ડ જંકશનના પ્રતિકાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને તે DC પર એકમો અથવા દસ નાનમ્પિયર્સની શ્રેણીમાં છે. AC પ્રવાહ પર ઇનપુટ પ્રતિકાર જંકશન કેપેસીટન્સ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આવા ટ્રાન્ઝિસ્ટર પર એમ્પ્લીફિકેશન સ્ટેજ એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે, ઉચ્ચ ઇનપુટ અવબાધને કારણે, ઇનપુટ ઉપકરણો સાથે મેચિંગને સરળ બનાવે છે. ઉપરાંત, યુનિપોલર ટ્રાયોડ્સ ચાર્જ કેરિયર્સને ફરીથી જોડતા નથી, જે ઓછી-આવર્તનનો અવાજ ઘટાડે છે.
જ્યારે કોઈ બાયસ વોલ્ટેજ ન હોય, ત્યારે ચેનલની પહોળાઈ સૌથી વધુ હોય છે અને ચેનલ દ્વારા વર્તમાન મહત્તમ હોય છે. જ્યારે વોલ્ટેજમાં વધારો થાય છે, ત્યારે ચેનલની એવી સ્થિતિમાં પહોંચવું શક્ય છે જ્યાં તે સંપૂર્ણ રીતે બંધાયેલ હોય. આ વોલ્ટેજને કટઓફ વોલ્ટેજ (Uots) કહેવામાં આવે છે.
ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ડ્રેઇન કરંટ ગેટ અને સ્ત્રોત વચ્ચેના વોલ્ટેજ અને ડ્રેઇન-સોર્સ વોલ્ટેજ બંને પર આધાર રાખે છે. જો તમે ગેટ વોલ્ટેજને ઠીક કરો છો, તો પ્રથમ (ab પ્લોટ) પર Uci વધવા સાથે વર્તમાન લગભગ રેખીય રીતે વધે છે.સંતૃપ્તિમાં પ્રવેશ કરતી વખતે, વોલ્ટેજમાં વધુ વધારો ડ્રેઇન કરંટ (bb વિભાગ) માં વ્યવહારીક રીતે કોઈ વધારો કરતું નથી. જેમ જેમ ગેટ લોકીંગ વોલ્ટેજનું સ્તર વધે છે તેમ, I-સ્ટોકના નીચલા મૂલ્યો પર સંતૃપ્તિ થાય છે.
આકૃતિ ગેટ વોલ્ટેજના કેટલાક મૂલ્યો માટે સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન વચ્ચેના ડ્રેઇન પ્રવાહની વોલ્ટેજ અવલંબનનું કુટુંબ દર્શાવે છે. દેખીતી રીતે, સંતૃપ્તિ વોલ્ટેજની ઉપરના Uci પર, ડ્રેઇન પ્રવાહ વ્યવહારીક રીતે ફક્ત ગેટ વોલ્ટેજ પર આધાર રાખે છે.
આ યુનિપોલર ટ્રાંઝિસ્ટરની ટ્રાન્સફર લાક્ષણિકતા દ્વારા સચિત્ર છે. જેમ જેમ નેગેટિવ ગેટ વોલ્ટેજ વધે છે, ગેટ વોલ્ટેજ કટઓફ વોલ્ટેજ લેવલ સુધી પહોંચે છે ત્યારે તે શૂન્ય સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી ડ્રેઇન પ્રવાહ લગભગ રેખીય રીતે ઘટે છે.
અલગ ગેટ સાથે યુનિપોલર ટ્રાયોડ્સ
ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો બીજો પ્રકાર એ ઇન્સ્યુલેટેડ ગેટ સાથેની ડિઝાઇન છે. આ ટ્રાયોડ્સને TFTs કહેવામાં આવે છે TIR (મેટલ-ડાઇલેક્ટ્રિક-સેમિકન્ડક્ટર) ટ્રાન્ઝિસ્ટર, વિદેશી હોદ્દો MOSFET. ફોન કરવાનો રિવાજ હતો એમ.ઓ.એસ (મેટલ-ઓક્સાઇડ-સેમિકન્ડક્ટર).
સબસ્ટ્રેટ ચોક્કસ વાહકતા પ્રકારનાં વાહકથી બનેલું છે (આ કિસ્સામાં, n), ચેનલ અન્ય વાહકતા પ્રકારનાં સેમિકન્ડક્ટર દ્વારા રચાય છે (આ કિસ્સામાં, p). દરવાજાને સબસ્ટ્રેટથી પાતળા ડાઇલેક્ટ્રિક (ઓક્સાઇડ) સ્તર દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે, અને તે બનાવેલ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા જ ચેનલને અસર કરી શકે છે. જ્યારે ગેટ વોલ્ટેજ નકારાત્મક હોય છે, ત્યારે પેદા થયેલ ક્ષેત્ર ચેનલ વિસ્તારમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને વિસ્થાપિત કરે છે, સ્તર ક્ષીણ થઈ જાય છે, અને તેનો પ્રતિકાર વધે છે. પી-ટાઇપ ચેનલવાળા ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે, તેનાથી વિપરીત, હકારાત્મક વોલ્ટેજનો ઉપયોગ પ્રતિકારમાં વધારો અને વર્તમાનમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.
ગેટ-આઇસોલેટેડ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું બીજું લક્ષણ ટ્રાન્સફર લાક્ષણિકતાનો હકારાત્મક ભાગ છે (પી-ચેનલ ટ્રાયોડ માટે નકારાત્મક). આનો અર્થ એ છે કે ચોક્કસ મૂલ્યનું હકારાત્મક પોલેરિટી વોલ્ટેજ ગેટ પર પણ લાગુ કરી શકાય છે, જે ડ્રેઇન પ્રવાહને વધારશે.આઉટપુટ લાક્ષણિકતાઓનું કુટુંબ p-n જંકશન ટ્રાયોડથી મૂળભૂત રીતે અલગ નથી.
ગેટ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચેનું ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તર ખૂબ જ પાતળું છે, તેથી ઉત્પાદનના શરૂઆતના વર્ષોના TIR ટ્રાન્ઝિસ્ટર (ઉદાહરણ તરીકે, ઘરેલું KP350) સ્થિર વીજળી માટે અત્યંત સંવેદનશીલ હતા. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પાતળી ફિલ્મને પંચર કરે છે, જે ટ્રાંઝિસ્ટરને બિનકાર્યક્ષમ બનાવે છે. આધુનિક ટ્રાયોડ્સમાં, ઓવરવોલ્ટેજ સામે રક્ષણ માટે રચનાત્મક પગલાં લેવામાં આવ્યા છે, તેથી સ્થિર સામે સાવચેતીઓ લગભગ બિનજરૂરી છે.
ઇન્સ્યુલેટેડ ગેટ સાથે યુનિપોલર ટ્રાયોડનો બીજો પ્રકાર પ્રેરિત-ચેનલ ટ્રાન્ઝિસ્ટર છે. તેની પાસે ઇન્ડક્ટિવ ચેનલ નથી, તેથી ગેટ પર વોલ્ટેજની ગેરહાજરીમાં સ્ત્રોતમાંથી ડ્રેઇનમાં કોઈ પ્રવાહ વહેશે નહીં. જો ગેટ પર સકારાત્મક વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો ક્ષેત્ર તે સબસ્ટ્રેટના n-ઝોનમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને "ખેંચે છે" અને પ્રવાહ વહેવા માટે નજીકની સપાટીના પ્રદેશમાં એક ચેનલ બનાવે છે. તે આનાથી સ્પષ્ટ છે કે આવા ટ્રાન્ઝિસ્ટર, ચેનલના પ્રકાર પર આધાર રાખીને, માત્ર એક ધ્રુવીયતાના વોલ્ટેજ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. આ તેની પાસ-થ્રુ લાક્ષણિકતા પરથી પણ જોઈ શકાય છે.
ડબલ ગેટ ટ્રાંઝિસ્ટર પણ છે. તેઓ પરંપરાગત કરતા અલગ છે કે તેમની પાસે બે સમાન દરવાજા છે, જેમાંથી દરેકને અલગ સિગ્નલ દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે, પરંતુ ચેનલ પર તેમની અસરનો સારાંશ આપવામાં આવે છે. આવા ટ્રાયોડને શ્રેણીમાં બે સામાન્ય ટ્રાન્ઝિસ્ટર તરીકે રજૂ કરી શકાય છે.
ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે વાયરિંગ ડાયાગ્રામ
ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરની એપ્લિકેશનનો અવકાશ સમાન છે દ્વિધ્રુવી. તેઓ મુખ્યત્વે એમ્પ્લીફાયર તત્વો તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. દ્વિધ્રુવી ટ્રાયોડ્સ, જ્યારે એમ્પ્લીફાયર તબક્કામાં વપરાય છે, તેમાં ત્રણ મૂળભૂત સર્કિટ હોય છે:
- સામાન્ય કલેક્ટર (ઉત્સર્જક રીપીટર);
- સામાન્ય આધાર સાથે;
- સામાન્ય ઉત્સર્જક.
ફિલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર સમાન રીતે જોડાયેલા છે.
સામાન્ય સ્ટોક એરે
સામાન્ય ડ્રેઇન સર્કિટ (સોર્સ રીપીટર), જેમ કે દ્વિધ્રુવી ટ્રાયોડ પર ઉત્સર્જક રીપીટર, કોઈપણ વોલ્ટેજ ગેઇન પ્રદાન કરતું નથી, પરંતુ વર્તમાન લાભ પ્રદાન કરે છે.
સર્કિટનો ફાયદો એ તેની ઉચ્ચ ઇનપુટ પ્રતિકાર છે, પરંતુ કેટલાક કિસ્સાઓમાં તે એક ગેરલાભ છે - સ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ માટે સંવેદનશીલ બને છે. જો જરૂરી હોય તો, રેઝિસ્ટર R3 નો સમાવેશ કરીને રિન ઘટાડી શકાય છે.
સામાન્ય દ્વાર સાથે સર્કિટ
આ સર્કિટ સામાન્ય આધાર સાથે બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર જેવું જ છે. આ સર્કિટ સારી વોલ્ટેજ ગેઇન આપે છે, પરંતુ કોઈ વર્તમાન લાભ નથી. સામાન્ય આધાર ડિઝાઇનની જેમ, તેનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થતો નથી.
સામાન્ય સ્ત્રોત એરે
સૌથી સામાન્ય સર્કિટ એ ફિલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાયોડ્સનું સામાન્ય સ્ત્રોત જોડાણ છે. તેનો લાભ ડ્રેઇન સર્કિટમાં પ્રતિકાર Rc અને પ્રતિકારના ગુણોત્તર પર આધારિત છે (ડ્રેઇન સર્કિટમાં ગેઇનને સમાયોજિત કરવા માટે વધારાના રેઝિસ્ટર ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે) અને ટ્રાંઝિસ્ટર લાક્ષણિકતાના ઢાળ પર પણ આધાર રાખે છે.
ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ નિયંત્રિત પ્રતિકાર તરીકે પણ થાય છે. આ હેતુ માટે, ઓપરેટિંગ બિંદુ રેખીય વિભાગની અંદર પસંદ કરવામાં આવે છે. આ સિદ્ધાંત અનુસાર નિયંત્રિત વોલ્ટેજ વિભાજક અમલમાં મૂકી શકાય છે.
અને આ મોડમાં ડબલ ગેટ ટ્રાયોડ પર તમે અમલ કરી શકો છો, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રાપ્ત સાધનો માટે મિક્સર - એક ગેટ પર પ્રાપ્ત સિગ્નલ, અને બીજી બાજુ - હેટરોડિનમાંથી સંકેત.
જો તમે સિદ્ધાંત સ્વીકારો છો કે ઇતિહાસ સર્પાકારમાં વિકસિત થાય છે, તો તમે ઇલેક્ટ્રોનિક્સના વિકાસમાં એક પેટર્ન જોઈ શકો છો. ટેક્નોલોજી વોલ્ટેજ-નિયંત્રિત ટ્યુબથી દૂર દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર તરફ ગઈ, જેને નિયંત્રિત કરવા માટે વર્તમાનની જરૂર છે. સર્પાકારે સંપૂર્ણ વળાંક લીધો છે - હવે યુનિપોલર ટ્રાયોડ્સનું વર્ચસ્વ છે, જેને લેમ્પ્સની જેમ, કંટ્રોલ સર્કિટમાં પાવર વપરાશની જરૂર નથી. ચક્રીય વળાંક આપણને આગળ ક્યાં લઈ જશે - આપણે જોઈશું. અત્યાર સુધી, ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો કોઈ વિકલ્પ જોવા મળ્યો નથી.
સંબંધિત લેખો:
