फील्ड (एकध्रुवीय) ट्रान्झिस्टर हे एक उपकरण आहे ज्यामध्ये तीन आउटपुट आहेत आणि ते लागू नियंत्रण इलेक्ट्रोड (गेट) द्वारे नियंत्रित केले जाते.गेट) व्होल्टेज कंट्रोल इलेक्ट्रोड (गेट) वर लागू केले जाते. विनियमित प्रवाह स्त्रोत-ड्रेन सर्किटमधून वाहते.
अशा ट्रायोडची कल्पना सुमारे 100 वर्षांपूर्वी उद्भवली, परंतु गेल्या शतकाच्या मध्यापर्यंत व्यावहारिक अंमलबजावणीकडे जाणे शक्य झाले नाही. 1950 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, त्यांची रचना समजून घेणे आवश्यक आहे.
सामग्री
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरची रचना
युनिपोलर ट्रान्झिस्टर त्यांच्या डिझाइन आणि उत्पादन तंत्रज्ञानानुसार दोन मोठ्या वर्गात मोडतात. नियंत्रण तत्त्वे समान असली तरी, त्यांच्याकडे डिझाइन वैशिष्ट्ये आहेत जी त्यांची वैशिष्ट्ये निर्धारित करतात.
p-n जंक्शनसह युनिपोलर ट्रायोड्स
अशा p-n जंक्शन ट्रान्झिस्टरची रचना सामान्य सारखीच असते सेमीकंडक्टर डायोड आणि, त्याच्या द्विध्रुवीय सापेक्ष विपरीत, फक्त एक जंक्शन आहे. p-n जंक्शन ट्रान्झिस्टरमध्ये एका प्रकारच्या कंडक्टरचे वेफर (उदा., n), आणि दुसर्या प्रकारच्या सेमीकंडक्टरचा एम्बेडेड प्रदेश (या प्रकरणात, p) असतो.
एन-लेयर एक चॅनेल बनवते ज्याद्वारे स्त्रोताच्या पिन आणि ड्रेन दरम्यान विद्युत प्रवाह वाहतो. गेट लीड पी-क्षेत्राशी जोडलेले आहे. जर गेटवर व्होल्टेज लागू केले तर संक्रमण उलट दिशेने सरकते, संक्रमण क्षेत्र विस्तृत होते, चॅनेल क्रॉस-सेक्शन, उलटपक्षी, अरुंद होते, त्याचा प्रतिकार वाढतो. गेट व्होल्टेज नियंत्रित करून, चॅनेलमधील विद्युत प्रवाह नियंत्रित केला जाऊ शकतो. ट्रान्झिस्टर p-प्रकार चॅनेलसह देखील बनविले जाऊ शकते, नंतर गेट एन-सेमिकंडक्टरद्वारे तयार केले जाते.
या डिझाइनच्या वैशिष्ट्यांपैकी एक म्हणजे ट्रान्झिस्टरचा खूप मोठा इनपुट प्रतिरोध. गेट करंट रिव्हर्स-स्विच केलेल्या जंक्शनच्या प्रतिकाराने निर्धारित केला जातो आणि DC वर युनिट्स किंवा दहापट नॅनमपेअर्सच्या श्रेणीमध्ये असतो. एसी करंटवर जंक्शन कॅपेसिटन्सद्वारे इनपुट रेझिस्टन्स दिला जातो.
उच्च इनपुट प्रतिबाधामुळे, अशा ट्रान्झिस्टरवर एकत्रित केलेले प्रवर्धन टप्पे, इनपुट उपकरणांसह जुळणी सुलभ करतात. तसेच, एकध्रुवीय ट्रायोड चार्ज वाहक पुन्हा एकत्र करत नाहीत, ज्यामुळे कमी-फ्रिक्वेंसी आवाज कमी होतो.
बायस व्होल्टेज नसताना, चॅनेलची रुंदी सर्वात मोठी असते आणि चॅनेलद्वारे प्रवाह जास्तीत जास्त असतो. जेव्हा व्होल्टेज वाढवले जाते, तेव्हा चॅनेलच्या स्थितीत पोहोचणे शक्य होते जेथे ते पूर्णपणे लॅच केलेले असते. या व्होल्टेजला कटऑफ व्होल्टेज (Uots) म्हणतात.
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा ड्रेन करंट गेट आणि सोर्समधील व्होल्टेज आणि ड्रेन-सोर्स व्होल्टेज या दोन्हींवर अवलंबून असतो. तुम्ही गेट व्होल्टेज दुरुस्त केल्यास, प्रथम (ab प्लॉट) Uci वाढल्याने विद्युत प्रवाह जवळजवळ रेषेने वाढतो.संपृक्ततेमध्ये प्रवेश करताना, व्होल्टेजमध्ये आणखी वाढ झाल्यामुळे ड्रेन करंट (बीबी सेक्शन) मध्ये व्यावहारिकरित्या कोणतीही वाढ होत नाही. गेट लॉकिंग व्होल्टेजची पातळी जसजशी वाढते तसतसे I-स्टॉकच्या कमी मूल्यांवर संपृक्तता येते.
आकृती गेट व्होल्टेजच्या अनेक मूल्यांसाठी स्त्रोत आणि ड्रेन दरम्यान ड्रेन करंटच्या व्होल्टेज अवलंबित्वांचे एक कुटुंब दर्शवते. स्पष्टपणे, संपृक्तता व्होल्टेजच्या वर असलेल्या Uci वर, ड्रेन करंट व्यावहारिकपणे केवळ गेट व्होल्टेजवर अवलंबून असतो.
हे युनिपोलर ट्रान्झिस्टरच्या हस्तांतरण वैशिष्ट्याद्वारे स्पष्ट केले आहे. नकारात्मक गेट व्होल्टेज जसजसे वाढते तसतसे, गेट व्होल्टेज कटऑफ व्होल्टेज पातळीपर्यंत पोहोचते तेव्हा ड्रेन करंट जवळजवळ शून्यापर्यंत कमी होतो.
विलग गेटसह युनिपोलर ट्रायोड्स
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा आणखी एक प्रकार म्हणजे इन्सुलेटेड गेटसह डिझाइन. या ट्रायोड्सना TFTs म्हणतात TIR (मेटल-डायलेक्ट्रिक-सेमिकंडक्टर) ट्रान्झिस्टर, परदेशी पदनाम MOSFET. हाक मारायची प्रथा असायची राज्यमंत्री (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर).
सब्सट्रेट विशिष्ट चालकता प्रकाराच्या कंडक्टरने बनलेला असतो (या प्रकरणात, n), चॅनेल दुसर्या चालकता प्रकाराच्या सेमीकंडक्टरद्वारे तयार होतो (या प्रकरणात, पी). गेट पातळ डायलेक्ट्रिक (ऑक्साइड) थराने सब्सट्रेटपासून वेगळे केले जाते आणि केवळ तयार केलेल्या विद्युत क्षेत्राद्वारे चॅनेलवर परिणाम करू शकते. जेव्हा गेट व्होल्टेज ऋणात्मक असते, तेव्हा व्युत्पन्न फील्ड चॅनेल क्षेत्रातून इलेक्ट्रॉन विस्थापित करते, थर कमी होतो आणि त्याचा प्रतिकार वाढतो. पी-प्रकार चॅनेल असलेल्या ट्रान्झिस्टरसाठी, उलटपक्षी, सकारात्मक व्होल्टेज लागू केल्याने प्रतिकार वाढतो आणि प्रवाह कमी होतो.
गेट-विलग ट्रान्झिस्टरचे आणखी एक वैशिष्ट्य म्हणजे हस्तांतरण वैशिष्ट्याचा सकारात्मक भाग (पी-चॅनेल ट्रायोडसाठी नकारात्मक). याचा अर्थ असा की एका विशिष्ट मूल्याचा सकारात्मक ध्रुवीय व्होल्टेज गेटवर देखील लागू केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे ड्रेन करंट वाढेल.आउटपुट वैशिष्ट्यांचे कुटुंब p-n जंक्शन ट्रायोडपेक्षा मूलभूतपणे भिन्न नाही.
गेट आणि सब्सट्रेटमधील डायलेक्ट्रिक लेयर खूप पातळ आहे, त्यामुळे उत्पादनाच्या सुरुवातीच्या वर्षांचे TIR ट्रान्झिस्टर (उदाहरणार्थ, घरगुती KP350) स्थिर विजेसाठी अत्यंत संवेदनशील होते. उच्च व्होल्टेजमुळे पातळ फिल्म पंक्चर होते, ज्यामुळे ट्रान्झिस्टर अकार्यक्षम होते. आधुनिक ट्रायोड्समध्ये, ओव्हरव्होल्टेजपासून संरक्षण करण्यासाठी रचनात्मक उपाय केले गेले आहेत, म्हणून स्थिर विरूद्ध खबरदारी जवळजवळ अनावश्यक आहे.
इन्सुलेटेड गेटसह युनिपोलर ट्रायोडचा आणखी एक प्रकार म्हणजे प्रेरित-चॅनेल ट्रान्झिस्टर. त्यात प्रेरक वाहिनी नाही, त्यामुळे गेटवर व्होल्टेज नसताना स्रोतापासून नाल्याकडे कोणताही विद्युतप्रवाह जाणार नाही. गेटवर पॉझिटिव्ह व्होल्टेज लावल्यास, फील्ड ते सब्सट्रेटच्या एन-झोनमधून इलेक्ट्रॉन "पुल" करते आणि विद्युत प्रवाहासाठी जवळच्या पृष्ठभागाच्या प्रदेशात एक चॅनेल तयार करते. यावरून हे स्पष्ट होते की असा ट्रान्झिस्टर, चॅनेलच्या प्रकारावर अवलंबून, केवळ एका ध्रुवीयतेच्या व्होल्टेजद्वारे नियंत्रित केला जातो. हे त्याच्या पास-थ्रू वैशिष्ट्यावरून देखील पाहिले जाऊ शकते.
दुहेरी गेट ट्रान्झिस्टर देखील आहेत. ते पारंपारिक लोकांपेक्षा वेगळे आहेत कारण त्यांच्याकडे दोन समान गेट्स आहेत, ज्यापैकी प्रत्येक वेगळ्या सिग्नलद्वारे नियंत्रित केला जाऊ शकतो, परंतु चॅनेलवरील त्यांचा प्रभाव सारांशित केला जातो. अशा ट्रायोडला मालिकेतील दोन सामान्य ट्रान्झिस्टर म्हणून प्रस्तुत केले जाऊ शकते.
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसाठी वायरिंग डायग्राम
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या अनुप्रयोगाची व्याप्ती सारखीच आहे द्विध्रुवीय. ते प्रामुख्याने अॅम्प्लीफायर घटक म्हणून वापरले जातात. द्विध्रुवीय ट्रायोड्स, जेव्हा अॅम्प्लीफायर टप्प्यात वापरल्या जातात तेव्हा तीन मूलभूत सर्किट असतात:
- सामान्य-कलेक्टर (एमिटर रिपीटर);
- सामान्य बेससह;
- सामान्य उत्सर्जक.
फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर अशाच प्रकारे जोडलेले आहेत.
सामान्य स्टॉक अॅरे
कॉमन ड्रेन सर्किट (स्त्रोत पुनरावर्तक), जसे द्विध्रुवीय ट्रायोडवरील एमिटर रिपीटर, कोणताही व्होल्टेज वाढ देत नाही, परंतु वर्तमान लाभ प्रदान करतो.
सर्किटचा फायदा हा त्याचा उच्च इनपुट प्रतिरोध आहे, परंतु काही प्रकरणांमध्ये तो एक गैरसोय आहे - स्टेज इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपास संवेदनशील बनते. आवश्यक असल्यास, रेझिस्टर R3 समाविष्ट करून रिन कमी केला जाऊ शकतो.
सामान्य गेटसह सर्किट
हे सर्किट सामान्य बेससह द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरसारखे आहे. हे सर्किट चांगले व्होल्टेज लाभ देते, परंतु चालू लाभ मिळत नाही. सामान्य बेस डिझाइनप्रमाणे, ते सामान्यतः वापरले जात नाही.
सामान्य स्त्रोत अॅरे
फील्ड इफेक्ट ट्रायोड्सचे सामान्य स्त्रोत कनेक्शन सर्वात सामान्य सर्किट आहे. त्याचा फायदा ड्रेन सर्किटमधील प्रतिकार Rc आणि प्रतिकाराच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असतो (ड्रेन सर्किटमधील लाभ समायोजित करण्यासाठी अतिरिक्त रेझिस्टर स्थापित केले जाऊ शकते) आणि ट्रान्झिस्टर वैशिष्ट्याच्या उतारावर देखील अवलंबून असते.
फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर देखील नियंत्रित प्रतिकार म्हणून वापरले जातात. या उद्देशासाठी, ऑपरेटिंग पॉइंट रेखीय विभागात निवडला जातो. या तत्त्वानुसार नियंत्रित व्होल्टेज विभाजक लागू केला जाऊ शकतो.
आणि या मोडमध्ये दुहेरी गेट ट्रायोडवर आपण कार्यान्वित करू शकता, उदाहरणार्थ, प्राप्त करणार्‍या उपकरणांसाठी मिक्सर - एका गेटवर प्राप्त सिग्नल आणि दुसरीकडे - heterodyne पासून सिग्नल.
जर तुम्ही हा सिद्धांत स्वीकारला की इतिहास सर्पिलमध्ये विकसित होतो, तर तुम्हाला इलेक्ट्रॉनिक्सच्या विकासात एक नमुना दिसेल. तंत्रज्ञान व्होल्टेज-नियंत्रित नळ्यांपासून द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरकडे वळले, ज्यांना नियंत्रित करण्यासाठी करंट आवश्यक आहे. सर्पिलने एक संपूर्ण वळण केले आहे - आता एकध्रुवीय ट्रायोड्सचे वर्चस्व आहे, ज्याला कंट्रोल सर्किट्समध्ये दिवे, विजेचा वापर आवश्यक नाही. चक्रीय वक्र आपल्याला पुढे कोठे घेऊन जाईल - आपण पाहू. आतापर्यंत, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा कोणताही पर्याय आढळला नाही.
संबंधित लेख:
