فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کی تفصیل، ڈیزائن اور آپریشن کا اصول

میدان (یک قطبی) ٹرانزسٹر ایک ایسا آلہ ہے جس کے تین آؤٹ پٹس ہوتے ہیں اور اسے اپلائیڈ کنٹرول الیکٹروڈ (گیٹ) کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔گیٹکنٹرول الیکٹروڈ (گیٹ) پر وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے۔ ریگولیٹڈ کرنٹ سورس ڈرین سرکٹ کے ذریعے بہتا ہے۔

اس طرح کے ٹرائیوڈ کا خیال تقریباً 100 سال پہلے شروع ہوا تھا، لیکن پچھلی صدی کے وسط تک اس کا عملی نفاذ ممکن نہیں تھا۔ 1950 کی دہائی میں، فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کا تصور تیار کیا گیا، اور 1960 میں پہلا کام کرنے والا نمونہ تیار کیا گیا۔ اس قسم کے ٹرائیوڈس کے فوائد اور نقصانات کو سمجھنے کے لیے ان کی ساخت کو سمجھنا ضروری ہے۔

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کا ڈیزائن

یونی پولر ٹرانزسٹر اپنے ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کے مطابق دو بڑی کلاسوں میں آتے ہیں۔ اگرچہ کنٹرول کے اصول ایک جیسے ہیں، ان میں ڈیزائن کی خصوصیات ہیں جو ان کی خصوصیات کا تعین کرتی ہیں۔

p-n جنکشن کے ساتھ یونی پولر ٹرائیڈس

اس طرح کے p-n جنکشن ٹرانزسٹر کی ساخت ایک عام سے ملتی جلتی ہے۔ سیمی کنڈکٹر ڈایڈڈ اور، اس کے دو قطبی رشتہ دار کے برعکس، صرف ایک جنکشن پر مشتمل ہے۔ ایک p-n جنکشن ٹرانزسٹر ایک قسم کے کنڈکٹر کے ویفر پر مشتمل ہوتا ہے (مثال کے طور پر، n)، اور دوسری قسم کے سیمی کنڈکٹر کا سرایت شدہ خطہ (اس صورت میں، p)۔

این پرت ایک چینل بناتی ہے جس کے ذریعے کرنٹ منبع اور نالی کے پنوں کے درمیان بہتا ہے۔ گیٹ لیڈ پی ریجن سے منسلک ہے۔ اگر ٹرانزیشن کو مخالف سمت میں منتقل کرنے والے گیٹ پر وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے تو، ٹرانزیشن ایریا پھیلتا ہے، چینل کراس سیکشن، اس کے برعکس، تنگ ہوجاتا ہے، اس کی مزاحمت بڑھ جاتی ہے۔ گیٹ وولٹیج کو کنٹرول کر کے چینل میں کرنٹ کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ ٹرانجسٹر پی قسم کے چینل کے ساتھ بھی بنایا جا سکتا ہے، پھر گیٹ ایک این سیمی کنڈکٹر سے بنتا ہے۔

اس ڈیزائن کی خصوصیات میں سے ایک ٹرانجسٹر کی بہت بڑی ان پٹ مزاحمت ہے۔ گیٹ کرنٹ کا تعین ریورس-سوئچڈ جنکشن کی مزاحمت سے ہوتا ہے، اور یہ DC میں یونٹس یا دسیوں نانمپیئرز کی حد میں ہوتا ہے۔ AC کرنٹ پر ان پٹ ریزسٹنس جنکشن کیپیسیٹینس سے دیا جاتا ہے۔

اس طرح کے ٹرانزسٹروں پر جمع ہونے والے ایمپلیفیکیشن کے مراحل، اعلی ان پٹ رکاوٹ کی وجہ سے، ان پٹ آلات کے ساتھ ملاپ کو آسان بناتے ہیں۔ نیز، یونی پولر ٹرائیڈ چارج کیریئرز کو دوبارہ نہیں جوڑتے ہیں، جو کم فریکوئنسی شور کو کم کرتا ہے۔

P- اور n- قسم کے چینل ٹرانجسٹروں کا UGO

جب کوئی تعصب وولٹیج نہیں ہوتا ہے، تو چینل کی چوڑائی سب سے زیادہ ہوتی ہے اور چینل کے ذریعے کرنٹ زیادہ سے زیادہ ہوتا ہے۔ جب وولٹیج بڑھایا جاتا ہے، تو چینل کی ایسی حالت تک پہنچنا ممکن ہوتا ہے جہاں یہ مکمل طور پر بند ہو۔ اس وولٹیج کو کٹ آف وولٹیج (Uots) کہا جاتا ہے۔

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کا ڈرین کرنٹ گیٹ اور سورس کے درمیان وولٹیج اور ڈرین سورس وولٹیج دونوں پر منحصر ہے۔ اگر آپ گیٹ وولٹیج کو ٹھیک کرتے ہیں، تو کرنٹ لگ بھگ لکیری طور پر بڑھتا ہے اور پہلے Uci (ab پلاٹ) میں اضافہ ہوتا ہے۔سنترپتی میں داخل ہونے پر، وولٹیج میں مزید اضافہ ڈرین کرنٹ (bb سیکشن) میں عملی طور پر کوئی اضافہ نہیں کرتا۔ جیسے جیسے گیٹ لاکنگ وولٹیج کی سطح بڑھتی ہے، سیچوریشن آئی اسٹاک کی نچلی قدروں پر ہوتی ہے۔

اعداد و شمار گیٹ وولٹیج کی کئی اقدار کے لیے منبع اور نالی کے درمیان ڈرین کرنٹ کے وولٹیج پر انحصار کا ایک خاندان دکھاتا ہے۔ ظاہر ہے، سنترپتی وولٹیج کے اوپر Uci میں، ڈرین کرنٹ عملی طور پر صرف گیٹ وولٹیج پر منحصر ہوتا ہے۔

یہ یونی پولر ٹرانجسٹر کی منتقلی کی خصوصیت سے واضح ہوتا ہے۔ جیسے جیسے منفی گیٹ وولٹیج بڑھتا ہے، ڈرین کرنٹ تقریباً لکیری طور پر کم ہو جاتا ہے جب تک کہ یہ صفر تک نہ پہنچ جائے جب گیٹ وولٹیج کٹ آف وولٹیج کی سطح تک پہنچ جائے۔

الگ تھلگ گیٹ کے ساتھ یونی پولر ٹرائیڈس

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کا ایک اور قسم موصل گیٹ کے ساتھ ڈیزائن ہے۔ ان ٹرائیڈز کو TFTs کہا جاتا ہے۔ ٹی آئی آر (metal-dielectric-semiconductor) ٹرانجسٹر، غیر ملکی عہدہ MOSFET. پکارنے کا رواج تھا۔ MOS (میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر)۔

سبسٹریٹ ایک خاص چالکتا قسم کے کنڈکٹر سے بنا ہے (اس معاملے میں، n)، چینل کسی اور چالکتا قسم کے سیمی کنڈکٹر کے ذریعہ بنتا ہے (اس معاملے میں، p)۔ گیٹ کو سبسٹریٹ سے ایک پتلی ڈائی الیکٹرک (آکسائیڈ) پرت کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے، اور یہ چینل کو صرف برقی میدان کے ذریعے ہی متاثر کر سکتا ہے۔ جب گیٹ وولٹیج منفی ہوتا ہے، تو پیدا شدہ فیلڈ چینل کے علاقے سے الیکٹرانوں کو بے گھر کر دیتی ہے، پرت ختم ہو جاتی ہے، اور اس کی مزاحمت بڑھ جاتی ہے۔ پی قسم کے چینل والے ٹرانزسٹروں کے لیے، اس کے برعکس، مثبت وولٹیج کا اطلاق مزاحمت میں اضافہ اور کرنٹ میں کمی کا باعث بنتا ہے۔

گیٹ سے الگ تھلگ ٹرانجسٹر کی ایک اور خصوصیت منتقلی کی خصوصیت کا مثبت حصہ ہے (پی چینل ٹرائوڈ کے لیے منفی)۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ گیٹ پر ایک خاص قدر کا مثبت قطبی وولٹیج بھی لگایا جا سکتا ہے، جس سے ڈرین کرنٹ بڑھے گا۔آؤٹ پٹ خصوصیات کا خاندان بنیادی طور پر p-n جنکشن ٹرائیوڈ سے مختلف نہیں ہے۔

گیٹ اور سبسٹریٹ کے درمیان ڈائی الیکٹرک پرت بہت پتلی ہے، لہذا تیاری کے ابتدائی سالوں کے TIR ٹرانجسٹر (مثال کے طور پر، گھریلو KP350) جامد بجلی کے لیے انتہائی حساس تھے۔ ہائی وولٹیجز نے پتلی فلم کو پنکچر کر دیا، جس سے ٹرانجسٹر ناکارہ ہو گیا۔ جدید ٹرائیوڈز میں، اوور وولٹیج سے بچانے کے لیے تعمیری اقدامات کیے گئے ہیں، اس لیے جامد کے خلاف احتیاطیں تقریباً غیر ضروری ہیں۔

موصل گیٹ کے ساتھ یونی پولر ٹرائیوڈ کا ایک اور قسم انڈسڈ چینل ٹرانزسٹر ہے۔ اس میں کوئی انڈکٹو چینل نہیں ہے، اس لیے گیٹ پر وولٹیج کی عدم موجودگی میں کوئی کرنٹ منبع سے نالے کی طرف نہیں جائے گا۔ اگر گیٹ پر مثبت وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے، تو فیلڈ یہ سبسٹریٹ کے n-زون سے الیکٹرانوں کو "کھینچتا" ہے، اور کرنٹ کے بہاؤ کے لیے قریبی سطح کے علاقے میں ایک چینل بناتا ہے۔ اس سے واضح ہوتا ہے کہ اس طرح کا ٹرانزسٹر، چینل کی قسم پر منحصر ہے، صرف ایک قطبی وولٹیج کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ اس کا اندازہ اس کی پاس تھرو خصوصیت سے بھی کیا جا سکتا ہے۔

ڈبل گیٹ ٹرانزسٹر بھی ہیں۔ وہ روایتی سے مختلف ہیں کہ ان کے دو مساوی دروازے ہیں، جن میں سے ہر ایک کو الگ الگ سگنل کے ذریعے کنٹرول کیا جا سکتا ہے، لیکن چینل پر ان کے اثر کا خلاصہ کیا جاتا ہے۔ اس طرح کے ٹرائیوڈ کو سیریز میں دو عام ٹرانجسٹر کے طور پر پیش کیا جا سکتا ہے۔

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز کے لیے وائرنگ ڈایاگرام

 فیلڈ ایفیکٹ ٹرانجسٹر کے اطلاق کا دائرہ ویسا ہی ہے۔ دو قطبی. وہ بنیادی طور پر یمپلیفائر عناصر کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ بائپولر ٹرائیڈز، جب ایمپلیفائر مراحل میں استعمال ہوتے ہیں، ان کے تین بنیادی سرکٹس ہوتے ہیں:

• عام جمع کرنے والا (ایمیٹر ریپیٹر);
• ایک مشترکہ بنیاد کے ساتھ؛
• عام emitter.

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر اسی طرح جڑے ہوئے ہیں۔

مشترکہ اسٹاک سرنی

ایک عام ڈرین سرکٹ (سورس ریپیٹر)، بالکل اسی طرح جیسے بائپولر ٹرائیوڈ پر ایک ایمیٹر ریپیٹر، کوئی وولٹیج گین فراہم نہیں کرتا، بلکہ کرنٹ نفع فراہم کرتا ہے۔

سرکٹ کا فائدہ اس کی اعلی ان پٹ مزاحمت ہے، لیکن بعض صورتوں میں یہ ایک نقصان ہے - اسٹیج برقی مقناطیسی مداخلت کے لیے حساس ہو جاتا ہے۔ اگر ضروری ہو تو، ریزسٹر R3 کو شامل کرکے Rin کو کم کیا جا سکتا ہے۔

عام گیٹ کے ساتھ سرکٹ

یہ سرکٹ دو قطبی ٹرانجسٹر کی طرح ہے جس میں ایک مشترکہ بنیاد ہے۔ یہ سرکٹ اچھا وولٹیج حاصل کرتا ہے، لیکن کوئی کرنٹ حاصل نہیں کرتا۔ عام بیس ڈیزائن کی طرح، یہ عام طور پر استعمال نہیں کیا جاتا ہے.

عام ماخذ صف

سب سے عام سرکٹ فیلڈ ایفیکٹ ٹرائیڈس کا مشترکہ ذریعہ کنکشن ہے۔ اس کا فائدہ ڈرین سرکٹ میں مزاحمت Rc اور مزاحمت کے تناسب پر منحصر ہے (ڈرین سرکٹ میں حاصل کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے ایک اضافی ریزسٹر انسٹال کیا جا سکتا ہے۔) اور ٹرانجسٹر کی خصوصیت کی ڈھلوان پر بھی منحصر ہے۔

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز کو کنٹرولڈ مزاحمت کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے۔ اس مقصد کے لیے، آپریٹنگ پوائنٹ کا انتخاب لکیری حصے میں کیا جاتا ہے۔ اس اصول کے مطابق کنٹرول شدہ وولٹیج ڈیوائیڈر کو لاگو کیا جا سکتا ہے۔

اور اس موڈ میں ڈبل گیٹ ٹرائیوڈ پر آپ لاگو کر سکتے ہیں، مثال کے طور پر، وصول کرنے والے آلات کے لیے ایک مکسر - ایک گیٹ پر موصول ہونے والا سگنل، اور دوسرے پر - heterodyne سے سگنل.

اگر آپ اس نظریہ کو قبول کرتے ہیں کہ تاریخ ایک سرپل میں تیار ہوتی ہے، تو آپ الیکٹرانکس کی ترقی میں ایک نمونہ دیکھ سکتے ہیں۔ یہ ٹیکنالوجی وولٹیج پر قابو پانے والی ٹیوبوں سے دوئبرووی ٹرانجسٹروں کی طرف چلی گئی، جنہیں کنٹرول کرنے کے لیے کرنٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ سرپل ایک مکمل موڑ بنا چکا ہے - اب وہاں یونی پولر ٹرائیوڈز کا غلبہ ہے، جن کی ضرورت نہیں ہے، جیسے لیمپ، کنٹرول سرکٹس میں بجلی کی کھپت۔ چکراتی وکر ہمیں اگلا کہاں لے جائے گا - ہم دیکھیں گے۔ ابھی تک، فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز کا کوئی متبادل نہیں دیکھا گیا ہے۔

ٹرانزسٹر کیسے کام کرتا ہے اور کہاں استعمال ہوتا ہے؟

بائپولر ٹرانزسٹر کیا ہے اور کون سے سوئچنگ سرکٹس موجود ہیں۔

آپٹوکوپلر کیا ہے، یہ کیسے کام کرتا ہے، بنیادی خصوصیات اور اسے کہاں استعمال کیا جاتا ہے۔

ٹرانجسٹر 13001 کا مقصد، خصوصیات اور اینالاگ

thyristor کیا ہے، یہ کیسے کام کرتا ہے، thyristors کی اقسام اور ان کی اہم خصوصیات کی تفصیل

تھرمسٹر کیا ہے، ان کی اقسام، آپریشن کے اصول اور کارکردگی کو جانچنے کا طریقہ