खेत (एकध्रुवीय) ट्रांजिस्टर एक उपकरण है जिसमें तीन आउटपुट होते हैं और इसे एप्लाइड कंट्रोल इलेक्ट्रोड (गेट) द्वारा नियंत्रित किया जाता है।दरवाज़ा) वोल्टेज नियंत्रण इलेक्ट्रोड (गेट) पर लगाया जाता है। स्रोत-नाली सर्किट के माध्यम से विनियमित धारा प्रवाहित होती है।
इस तरह के ट्रायोड का विचार लगभग 100 साल पहले आया था, लेकिन पिछली शताब्दी के मध्य तक व्यावहारिक कार्यान्वयन तक पहुंचना संभव नहीं था। 1950 के दशक में, एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की अवधारणा विकसित की गई थी, और 1960 में पहला काम करने वाला नमूना तैयार किया गया था। इस प्रकार के त्रिभुजों के लाभ और हानि को समझने के लिए उनकी संरचना को समझना आवश्यक है।
अंतर्वस्तु
फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर का डिजाइन
एकध्रुवीय ट्रांजिस्टर उनके डिजाइन और निर्माण तकनीक के अनुसार दो बड़े वर्गों में आते हैं। जबकि नियंत्रण सिद्धांत समान हैं, उनके पास डिज़ाइन विशेषताएं हैं जो उनकी विशेषताओं को निर्धारित करती हैं।
पी-एन जंक्शन के साथ एकध्रुवीय ट्रायोड
ऐसे पी-एन जंक्शन ट्रांजिस्टर की संरचना सामान्य के समान होती है अर्धचालक डायोड और, इसके द्विध्रुवीय रिश्तेदार के विपरीत, केवल एक जंक्शन होता है। एक पी-एन जंक्शन ट्रांजिस्टर में एक प्रकार के कंडक्टर (जैसे, एन) का एक वेफर होता है, और दूसरे प्रकार के अर्धचालक (इस मामले में, पी) का एक एम्बेडेड क्षेत्र होता है।
एन-लेयर एक चैनल बनाता है जिसके माध्यम से स्रोत के पिन और नाली के बीच करंट प्रवाहित होता है। गेट लीड पी-क्षेत्र से जुड़ा है। यदि विपरीत दिशा में संक्रमण को स्थानांतरित करने वाले गेट पर एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो संक्रमण क्षेत्र फैलता है, चैनल क्रॉस-सेक्शन, इसके विपरीत, संकीर्ण होता है, इसका प्रतिरोध बढ़ जाता है। गेट वोल्टेज को नियंत्रित करके चैनल में करंट को नियंत्रित किया जा सकता है। ट्रांजिस्टर पी-टाइप चैनल के साथ भी बनाया जा सकता है, फिर गेट एक एन-सेमीकंडक्टर द्वारा बनाया जाता है।
इस डिज़ाइन की ख़ासियतों में से एक ट्रांजिस्टर का बहुत बड़ा इनपुट प्रतिरोध है। गेट करंट रिवर्स-स्विच्ड जंक्शन के प्रतिरोध द्वारा निर्धारित किया जाता है, और डीसी पर इकाइयों या दसियों नानम्पेयर की सीमा में होता है। एसी करंट पर इनपुट रेजिस्टेंस जंक्शन कैपेसिटेंस द्वारा दिया जाता है।
उच्च इनपुट प्रतिबाधा के कारण ऐसे ट्रांजिस्टर पर इकट्ठे हुए प्रवर्धन चरण, इनपुट उपकरणों के साथ मिलान को सरल बनाते हैं। इसके अलावा, एकध्रुवीय ट्रायोड आवेश वाहकों को पुनर्संयोजित नहीं करते हैं, जो कम आवृत्ति वाले शोर को कम करता है।
जब कोई बायस वोल्टेज नहीं होता है, तो चैनल की चौड़ाई सबसे बड़ी होती है और चैनल के माध्यम से करंट अधिकतम होता है। जब वोल्टेज बढ़ा दिया जाता है, तो चैनल की स्थिति तक पहुंचना संभव होता है जहां यह पूरी तरह से बंद हो जाता है। इस वोल्टेज को कटऑफ वोल्टेज (यूओटी) कहा जाता है।
एक फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर का ड्रेन करंट गेट और सोर्स के बीच वोल्टेज और ड्रेन-सोर्स वोल्टेज दोनों पर निर्भर करता है। यदि आप गेट वोल्टेज को ठीक करते हैं, तो पहले (एबी प्लॉट) पर यूसीआई बढ़ने के साथ करंट लगभग रैखिक रूप से बढ़ता है।संतृप्ति में प्रवेश करते समय, वोल्टेज में और वृद्धि से ड्रेन करंट (बीबी सेक्शन) में व्यावहारिक रूप से कोई वृद्धि नहीं होती है। जैसे-जैसे गेट लॉकिंग वोल्टेज का स्तर बढ़ता है, आई-स्टॉक के निचले मूल्यों पर संतृप्ति होती है।
यह आंकड़ा गेट वोल्टेज के कई मूल्यों के लिए स्रोत और नाली के बीच ड्रेन करंट की वोल्टेज निर्भरता के एक परिवार को दर्शाता है। जाहिर है, संतृप्ति वोल्टेज के ऊपर यूसीआई में, नाली का प्रवाह व्यावहारिक रूप से केवल गेट वोल्टेज पर निर्भर करता है।
यह एकध्रुवीय ट्रांजिस्टर की स्थानांतरण विशेषता द्वारा सचित्र है। जैसे-जैसे ऋणात्मक गेट वोल्टेज बढ़ता है, गेट वोल्टेज कटऑफ वोल्टेज स्तर तक पहुंचने पर ड्रेन करंट शून्य तक पहुंचने तक लगभग रैखिक रूप से कम हो जाता है।
पृथक गेट के साथ एकध्रुवीय ट्रायोड
एक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का एक अन्य प्रकार एक अछूता गेट के साथ डिजाइन है। इन ट्रायोड्स को TFTs कहा जाता है टीआईआर (धातु-ढांकता हुआ-अर्धचालक) ट्रांजिस्टर, विदेशी पदनाम MOSFET. यह कॉल करने के लिए प्रथागत हुआ करता था राज्यमंत्री (धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक)।
सब्सट्रेट एक निश्चित चालकता प्रकार (इस मामले में, एन) के कंडक्टर से बना है, चैनल एक अन्य चालकता प्रकार (इस मामले में, पी) के अर्धचालक द्वारा बनाया गया है। गेट को एक पतली ढांकता हुआ (ऑक्साइड) परत द्वारा सब्सट्रेट से अलग किया जाता है, और केवल बनाए गए विद्युत क्षेत्र के माध्यम से चैनल को प्रभावित कर सकता है। जब गेट वोल्टेज ऋणात्मक होता है, तो उत्पन्न क्षेत्र चैनल क्षेत्र से इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित करता है, परत समाप्त हो जाती है, और इसका प्रतिरोध बढ़ जाता है। पी-टाइप चैनल वाले ट्रांजिस्टर के लिए, इसके विपरीत, एक सकारात्मक वोल्टेज के आवेदन से प्रतिरोध में वृद्धि और वर्तमान में कमी आती है।
गेट-पृथक ट्रांजिस्टर की एक अन्य विशेषता स्थानांतरण विशेषता का सकारात्मक भाग है (पी-चैनल ट्रायोड के लिए नकारात्मक)। इसका मतलब यह है कि गेट पर एक निश्चित मूल्य का सकारात्मक ध्रुवीय वोल्टेज भी लागू किया जा सकता है, जिससे नाली की धारा बढ़ जाएगी।आउटपुट विशेषताओं का परिवार मूल रूप से पी-एन जंक्शन ट्रायोड से अलग नहीं है।
गेट और सब्सट्रेट के बीच ढांकता हुआ परत बहुत पतली है, इसलिए निर्माण के शुरुआती वर्षों के टीआईआर ट्रांजिस्टर (उदाहरण के लिए, घरेलू केपी350) स्थैतिक बिजली के प्रति अत्यंत संवेदनशील थे। उच्च वोल्टेज ने पतली फिल्म को पंचर कर दिया, जिससे ट्रांजिस्टर निष्क्रिय हो गया। आधुनिक ट्रायोड में, ओवरवॉल्टेज से बचाने के लिए रचनात्मक उपाय किए गए हैं, इसलिए स्थैतिक के खिलाफ सावधानियां लगभग अनावश्यक हैं।
इंसुलेटेड गेट के साथ एकध्रुवीय ट्रायोड का एक अन्य प्रकार प्रेरित-चैनल ट्रांजिस्टर है। इसमें एक आगमनात्मक चैनल नहीं है, इसलिए गेट पर वोल्टेज की अनुपस्थिति में स्रोत से नाली में कोई प्रवाह नहीं होगा। यदि गेट पर एक सकारात्मक वोल्टेज लागू किया जाता है, तो यह क्षेत्र सब्सट्रेट के एन-जोन से "खींचता" इलेक्ट्रॉनों को उत्पन्न करता है, और वर्तमान प्रवाह के लिए निकट-सतह क्षेत्र में एक चैनल बनाता है। इससे स्पष्ट है कि ऐसा ट्रांजिस्टर, चैनल के प्रकार के आधार पर, केवल एक ध्रुवता के वोल्टेज द्वारा नियंत्रित होता है। इसे इसके पास-थ्रू विशेषता से भी देखा जा सकता है।
डबल गेट ट्रांजिस्टर भी हैं। वे पारंपरिक लोगों से भिन्न होते हैं क्योंकि उनके पास दो समान द्वार होते हैं, जिनमें से प्रत्येक को एक अलग संकेत द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन चैनल पर उनके प्रभाव को संक्षेप में प्रस्तुत किया जाता है। इस तरह के एक ट्रायोड को श्रृंखला में दो साधारण ट्रांजिस्टर के रूप में दर्शाया जा सकता है।
फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर के लिए वायरिंग आरेख
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के आवेदन का दायरा वही है जो for द्विध्रुवी।. वे मुख्य रूप से एम्पलीफायर तत्वों के रूप में उपयोग किए जाते हैं। द्विध्रुवी ट्रायोड, जब एम्पलीफायर चरणों में उपयोग किया जाता है, तो तीन बुनियादी सर्किट होते हैं:
- आम कलेक्टर (उत्सर्जक पुनरावर्तक);
- एक सामान्य आधार के साथ;
- आम उत्सर्जक।
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर इसी तरह से जुड़े हुए हैं।
आम स्टॉक ऐरे
एक कॉमन-ड्रेन सर्किट (स्रोत पुनरावर्तक), द्विध्रुवी ट्रायोड पर एक उत्सर्जक पुनरावर्तक की तरह, कोई वोल्टेज लाभ प्रदान नहीं करता है, लेकिन वर्तमान लाभ प्रदान करता है।
सर्किट का लाभ इसका उच्च इनपुट प्रतिरोध है, लेकिन कुछ मामलों में यह एक नुकसान है - मंच विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति संवेदनशील हो जाता है। यदि आवश्यक हो, तो एक रोकनेवाला R3 को शामिल करके रिन को कम किया जा सकता है।
आम गेट के साथ सर्किट
यह सर्किट एक सामान्य आधार वाले द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के समान है। यह सर्किट अच्छा वोल्टेज लाभ देता है, लेकिन कोई वर्तमान लाभ नहीं देता है। सामान्य आधार डिजाइन की तरह, इसका आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है।
सामान्य स्रोत सरणी
सबसे आम सर्किट क्षेत्र प्रभाव ट्रायोड का सामान्य स्रोत कनेक्शन है। इसका लाभ नाली सर्किट में प्रतिरोध आरसी के प्रतिरोध के अनुपात पर निर्भर करता है (नाली सर्किट में लाभ को समायोजित करने के लिए एक अतिरिक्त रोकनेवाला स्थापित किया जा सकता है) और ट्रांजिस्टर विशेषता के ढलान पर भी निर्भर करता है।
क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग नियंत्रित प्रतिरोध के रूप में भी किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, ऑपरेटिंग बिंदु को रैखिक खंड के भीतर चुना जाता है। इस सिद्धांत के अनुसार एक नियंत्रित वोल्टेज विभक्त लागू किया जा सकता है।
और इस मोड में एक डबल गेट ट्रायोड पर आप लागू कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, प्राप्त करने वाले उपकरण के लिए एक मिक्सर - एक गेट पर प्राप्त सिग्नल, और दूसरे पर - हेटेरोडाइन से संकेत.
यदि आप इस सिद्धांत को स्वीकार करते हैं कि इतिहास एक सर्पिल में विकसित होता है, तो आप इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास में एक पैटर्न देख सकते हैं। प्रौद्योगिकी वोल्टेज-नियंत्रित ट्यूबों से द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में चली गई, जिन्हें उन्हें नियंत्रित करने के लिए करंट की आवश्यकता होती है। सर्पिल ने एक पूर्ण मोड़ बना लिया है - अब एकध्रुवीय ट्रायोड का प्रभुत्व है, जिसकी आवश्यकता नहीं होती है, जैसे कि लैंप, नियंत्रण सर्किट में बिजली की खपत। चक्रीय वक्र हमें आगे कहाँ ले जाएगा - हम देखेंगे। अब तक, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का कोई विकल्प नहीं देखा गया है।
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