MOSFET के प्रकार - संचालन, कार्य और अनुप्रयोग

MOSFET एम्बेडेड सिस्टम डिज़ाइन में MOSFET एक महत्वपूर्ण तत्व है जिसका उपयोग आवश्यकता के अनुसार लोड को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। एमओएसएफईटी का उपयोग करके विकसित कई इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाएं जैसे प्रकाश तीव्रता नियंत्रण, मोटर नियंत्रण और अधिकतम जनरेटर अनुप्रयोग। MOSFET एक उच्च वोल्टेज नियंत्रण उपकरण है जो सर्किट डिजाइनरों के लिए उनके समग्र प्रदर्शन के संदर्भ में कुछ प्रमुख विशेषताएं प्रदान करता है। यह आलेख विभिन्न प्रकार के MOSFET अनुप्रयोगों के बारे में जानकारी प्रदान करता है। MOSFET और इसके अनुप्रयोग MOSFET (मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) ट्रांजिस्टर एक अर्धचालक उपकरण है जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इलेक्ट्रॉनिक संकेतों को स्विच करने और बढ़ाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। MOSFET एक तीन टर्मिनल डिवाइस है जैसे स्रोत, गेट और नाली। MOSFET सबसे आम ट्रांजिस्टर है और इसका उपयोग एनालॉग और डिजिटल दोनों ckt में किया जा सकता है। MOSFET एक चैनल की चौड़ाई को बदलकर काम करता है जिसके साथ चार्ज वाहक प्रवाह (छेद और इलेक्ट्रॉन) होते हैं। चार्ज वाहक स्रोत से चैनल में प्रवेश करते हैं और नाली के माध्यम से बाहर निकलते हैं। चैनल की चौड़ाई को इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिसे गेट कहा जाता है जो स्रोत और नाली के बीच स्थित होता है। यह धातु ऑक्साइड की एक अत्यंत पतली परत के पास चैनल से अछूता रहता है। विभिन्न प्रकार के MOSFET अनुप्रयोग हैं जिनका उपयोग आवश्यकता के अनुसार किया जाता है। MOSFET उपकरणों के प्रकार MOSFET को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है जैसे; डिप्लेशन मोड MOSFET एन्हांसमेंट मोड MOSFETडिप्लेशन मोड: जब गेट टर्मिनल पर शून्य वोल्टेज होता है, तो चैनल अपनी अधिकतम चालकता दिखाता है। चूंकि गेट पर वोल्टेज ऋणात्मक या धनात्मक होता है, तो चैनल चालकता कम हो जाती है।डिप्लेशन मोड MOSFET एन्हांसमेंट मोड जब गेट टर्मिनल पर कोई वोल्टेज नहीं होता है तो डिवाइस संचालित नहीं होता है। गेट टर्मिनल पर अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, डिवाइस में अच्छी चालकता होती है।एन्हांस मोड MOSFET MOSFET कार्य सिद्धांत MOSFET का कार्य धातु ऑक्साइड कैपेसिटर (MOS) पर निर्भर करता है जो MOSFET का मुख्य भाग है। ऑक्साइड परत स्रोत और नाली टर्मिनल के बीच प्रस्तुत करती है। इसे क्रमशः सकारात्मक या नकारात्मक गेट वोल्टेज लगाकर पी-टाइप से एन-टाइप में सेट किया जा सकता है। जब सकारात्मक गेट वोल्टेज लागू होता है तो ऑक्साइड परत के नीचे मौजूद छिद्रों को एक प्रतिकारक बल के साथ और छिद्रों को सब्सट्रेट के माध्यम से नीचे की ओर धकेला जाता है। विक्षेपण क्षेत्र बाध्य ऋणात्मक आवेशों से आबाद होता है जो स्वीकर्ता परमाणुओं से संबद्ध होते हैं।MOSFET ब्लॉक आरेखP-चैनल MOSFETP-चैनल MOSFET में नकारात्मक आयन होते हैं इसलिए यह नकारात्मक वोल्टेज के साथ काम करता है। जब हम गेट पर ऋणात्मक वोल्टेज लागू करते हैं, तो ऑक्साइड परत के नीचे मौजूद इलेक्ट्रॉनों को एक प्रतिकारक बल के साथ सब्सट्रेट में नीचे की ओर धकेल दिया जाता है। विक्षेपण क्षेत्र बाध्य धनात्मक आवेशों से आबाद होता है जो दाता परमाणुओं से संबद्ध होते हैं। नकारात्मक वोल्टेज भी पी + स्रोत और नाली क्षेत्र से चैनल क्षेत्र में छिद्रों को आकर्षित करता है।P-चैनल MOSFETN- चैनल MOSFETजब हम सकारात्मक गेट वोल्टेज लागू करते हैं तो ऑक्साइड परत के नीचे मौजूद छेद एक प्रतिकारक बल के साथ सब्सट्रेट में नीचे की ओर धकेल दिए जाते हैं। विक्षेपण क्षेत्र बाध्य ऋणात्मक आवेशों से भरा होता है जो स्वीकर्ता परमाणुओं से संबद्ध होते हैं। सकारात्मक वोल्टेज भी n+ स्रोत और नाली क्षेत्रों से चैनल में इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है। अब, यदि ड्रेन और सोर्स के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो सोर्स और ड्रेन के बीच करंट प्रवाहित होता है और गेट वोल्टेज चैनल में इलेक्ट्रॉनों को नियंत्रित करता है। सकारात्मक वोल्टेज के स्थान पर यदि हम एक नकारात्मक वोल्टेज (छेद) लगाते हैं तो ऑक्साइड परत के नीचे चैनल बन जाएगा। एन-चैनल MOSFETMOSFET अनुप्रयोग विभिन्न विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाओं में उपयोग किए जाने वाले MOSFET के अनुप्रयोग जो विभिन्न विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करके डिज़ाइन किए गए हैं। इस अवधारणा की बेहतर समझ के लिए, हमने यहां कुछ परियोजनाओं की व्याख्या की है। स्विच के रूप में प्रयुक्त MOSFETइस सर्किट में, एन्हांस्ड मोड का उपयोग करके, एक N-चैनल MOSFET का उपयोग लैंप को चालू और बंद करने के लिए किया जा रहा है। सकारात्मक वोल्टेज MOSFET के गेट पर लगाया जाता है और दीपक चालू (VGS = + v) होता है या शून्य वोल्टेज स्तर पर डिवाइस बंद हो जाता है (VGS = 0)। यदि लैंप के प्रतिरोधक भार को एक आगमनात्मक भार द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना था और भार की सुरक्षा के लिए रिले या डायोड से जोड़ा जाना था। उपरोक्त सर्किट में, प्रतिरोधक भार जैसे एलईडी या लैंप को स्विच करने के लिए यह एक बहुत ही सरल सर्किट है। लेकिन MOSFET का उपयोग करते समय या तो आगमनात्मक लोड या कैपेसिटिव लोड को स्विच करने के लिए MOSFET अनुप्रयोगों को शामिल करने के लिए सुरक्षा की आवश्यकता होती है। यदि हम सुरक्षा नहीं दे रहे हैं, तो MOSFET क्षतिग्रस्त हो जाएगा। MOSFET को एक एनालॉग स्विचिंग डिवाइस के रूप में संचालित करने के लिए, इसके कटऑफ क्षेत्र के बीच स्विच करने की आवश्यकता होती है जहां VGS = 0 और संतृप्ति क्षेत्र जहां VGS = + v।MOSFET एक स्विच के रूप में MOSFET का उपयोग करते हुए स्ट्रीट लाइट का ऑटो इंटेंसिटी कंट्रोल आजकल राजमार्गों पर लगाई जाने वाली अधिकांश लाइटें हाई इंटेंसिटी डिस्चार्ज लैंप (HID) के माध्यम से की जाती हैं, जिनकी ऊर्जा खपत अधिक होती है। इसकी तीव्रता को आवश्यकता के अनुसार नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, इसलिए प्रकाश व्यवस्था की एक वैकल्पिक विधि पर स्विच करने की आवश्यकता है, अर्थात एल ई डी का उपयोग करने के लिए। यह प्रणाली एचआईडी लैंप की वर्तमान कमियों को दूर करने के लिए बनाई गई है।MOSFET का उपयोग करते हुए स्ट्रीट लाइट का ऑटो इंटेंसिटी कंट्रोलइस प्रोजेक्ट को क्लॉक पल्स के वेरिएंट द्वारा माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करके राजमार्गों पर स्वचालित रूप से रोशनी को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस परियोजना में, MOSFET प्रमुख भूमिका निभाता है जिसका उपयोग आवश्यकता के अनुसार लैंप को स्विच करने के लिए किया जाता है। रास्पबेरी पाई बोर्ड का उपयोग करने वाली प्रस्तावित प्रणाली जो कि एक नया विकास बोर्ड है, इसमें इसे नियंत्रित करने के लिए एक प्रोसेसर होता है। यहां हम एचआईडी लैंप के स्थान पर एलईडी को बदल सकते हैं जो एमओएसएफईटी की मदद से प्रोसेसर से जुड़े होते हैं। माइक्रोकंट्रोलर संबंधित कर्तव्य चक्र जारी करता है, फिर एमओएसएफईटी को उज्ज्वल तीव्रता के साथ प्रकाश को रोशन करने के लिए स्विच करेंमार्क्स जेनरेटर आधारित उच्च वोल्टेज एमओएसएफईटी का उपयोग करना इस परियोजना की मुख्य अवधारणा एक सर्किट विकसित करना है जो आउटपुट को मार्क्स जनरेटर द्वारा इनपुट वोल्टेज के लगभग तीन गुना वितरित करता है। सिद्धांत। यह समय के दौरान चार्ज करने के लिए समानांतर में कई कैपेसिटर का उपयोग करके उच्च-वोल्टेज दालों को उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और फिर ऑफ अवधि के दौरान उच्च वोल्टेज विकसित करने के लिए श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। यदि इनपुट वोल्टेज लगभग 12 वोल्ट डीसी है, तो आउटपुट वोल्टेज लगभग 36 वोल्ट डीसी है।MOSFETs का उपयोग करते हुए मार्क्स जेनरेटर आधारित उच्च वोल्टेज यह प्रणाली एक 555 टाइमर का उपयोग एस्टेबल मोड में करती है, जो समय पर समानांतर कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए घड़ी की दालों को वितरित करती है और कैपेसिटर को MOSFET स्विच के माध्यम से ऑफ टाइम के दौरान एक श्रृंखला में लाया जाता है; और इस प्रकार, सर्किट में वोल्टेज ड्रॉप के कारण सटीक 36v के बजाय, इनपुट वोल्टेज से लगभग तिगुना लेकिन थोड़ा कम वोल्टेज विकसित करता है। आउटपुट वोल्टेज को मल्टीमीटर की मदद से मापा जा सकता है। BLDC मोटर का EEPROM आधारित प्रीसेट स्पीड कंट्रोल उद्योगों में BLDC मोटर का गति नियंत्रण बहुत आवश्यक है क्योंकि यह ड्रिलिंग, स्पिनिंग और एलेवेटर सिस्टम जैसे कई अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है। कर्तव्य चक्र को बदलकर बीएलडीसी मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए इस परियोजना को बढ़ाया गया है।BLDC मोटर का EEPROM आधारित प्रीसेट स्पीड कंट्रोलइस परियोजना का मुख्य उद्देश्य एक पूर्वनिर्धारित वोल्टेज के साथ एक विशेष गति से BLDC मोटर को संचालित करना है। इसलिए, ईईपीरोम से संग्रहीत डेटा का उपयोग करके मोटर एक परिचालन स्थिति में रहता है या उसी गति से संचालित करने के लिए पुनरारंभ होता है। डीसी मोटर का गति नियंत्रण माइक्रोकंट्रोलर से कर्तव्य चक्र (पीडब्लूएम पल्स) को अलग-अलग करके प्राप्त किया जाता है। कार्यक्रम। माइक्रोकंट्रोलर इनबिल्ट स्विच कमांड से EEPROM में संग्रहीत कर्तव्य चक्रों का प्रतिशत प्राप्त करता है और DC मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए ड्राइवर IC को स्विच करने के लिए वांछित आउटपुट देता है। यदि बिजली की आपूर्ति बाधित हो जाती है, तो EEPROM मोटर को उसी गति से संचालित करने के लिए उस जानकारी को बरकरार रखता है, जब बिजली की आपूर्ति उपलब्ध थी। तीव्रता नियंत्रित स्ट्रीट लाइट के लिए LDR आधारित पावर सेवर वर्तमान प्रणाली में, ज्यादातर राजमार्गों की लाइटिंग-अप है हाई इंटेंसिटी डिस्चार्ज लैंप (एचआईडी) के माध्यम से किया जाता है, जिसकी ऊर्जा की खपत अधिक होती है और शाम को हाईवे लाइट चालू करने और सुबह बंद करने के लिए कोई विशेष तंत्र नहीं है।तीव्रता नियंत्रित स्ट्रीट लाइट के लिए एलडीआर आधारित पावर सेवर इसकी तीव्रता को आवश्यकता के अनुसार नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, इसलिए प्रकाश व्यवस्था की एक वैकल्पिक विधि, यानी एलईडी का उपयोग करके स्विच करने की आवश्यकता है। यह प्रणाली वर्तमान समय में, छिपाई लैंप की कमी को दूर करने के लिए बनाई गई है। यह प्रणाली आवश्यकता के अनुसार प्रकाश स्रोत के रूप में एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) के उपयोग और इसके परिवर्तनशील तीव्रता नियंत्रण को प्रदर्शित करती है। पारंपरिक एचआईडी लैंप की तुलना में एलईडी कम बिजली की खपत करते हैं और इसका जीवन अधिक है। सबसे महत्वपूर्ण और दिलचस्प विशेषता इसकी तीव्रता है जिसे गैर-पीक घंटों के दौरान आवश्यकता के अनुसार नियंत्रित किया जा सकता है, जो एचआईडी लैंप में संभव नहीं है। लाइट सेंसिंग डिवाइस LDR (लाइट डिपेंडेंट रेसिस्टेंस) का इस्तेमाल लाइट को सेंस करने के लिए किया जाता है। इसका प्रतिरोध दिन के उजाले के अनुसार काफी कम हो जाता है, जो नियंत्रक को इनपुट सिग्नल के रूप में बनता है। स्ट्रीट लाइट बनाने के लिए एलईडी के क्लस्टर का उपयोग किया जाता है। माइक्रोकंट्रोलर में प्रोग्राम करने योग्य निर्देश होते हैं जो उत्पन्न पीडब्लूएम (पल्स चौड़ाई मॉडुलन) संकेतों के आधार पर रोशनी की तीव्रता को नियंत्रित करते हैं। पीक घंटों के दौरान प्रकाश की तीव्रता उच्च रखी जाती है, और सड़कों पर यातायात देर रात में कम हो जाता है; तीव्रता भी सुबह तक उत्तरोत्तर कम होती जाती है। अंत में सुबह 6 बजे लाइट पूरी तरह से बंद हो जाती है, शाम को 6 बजे फिर से शुरू हो जाती है। इस प्रकार प्रक्रिया दोहराई जाती है। एसवीपीडब्लूएम (स्पेस वेक्टर पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन) स्पेस वेक्टर पीडब्लूएम एक मौलिक साइन वेव उत्पन्न करके एसी मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए एक परिष्कृत तकनीक है जो कम कुल हार्मोनिक विरूपण के साथ मोटर को शुद्ध वोल्टेज प्रदान करती है। यह विधि एसी मोटर को नियंत्रित करने के लिए पुरानी तकनीक एसपीडब्लूएम पर काबू पाती है जिसमें पीडब्लूएम स्विचिंग विशेषताओं की विषम प्रकृति के कारण उच्च-हार्मोनिक विरूपण होता है।SVPWM (स्पेस वेक्टर पल्स विड्थ मॉड्यूलेशन) इस सिस्टम में रेक्टिफिकेशन के बाद सिंगल-फेज एसी से डीसी सप्लाई की जाती है, और फिर 3 नंबर के MOSFETs के साथ 6-फेज इन्वर्टर को फीड किया जाता है। प्रत्येक चरण के लिए, MOSFET की एक जोड़ी का उपयोग किया जाता है, और इसलिए, MOSFET के तीन जोड़े मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए तीन-चरण आपूर्ति के उत्पादन के लिए निश्चित अंतराल पर स्विच किए जाते हैं। यह सर्किट नियंत्रण सर्किट में होने वाली किसी भी गलती का हल्का संकेत भी देता है कृपया अधिक MOSFET MCQs जानने के लिए इस लिंक को देखें, इसलिए, यह सभी प्रकार के MOSFET अनुप्रयोगों के बारे में है, अंत में, हम यह निष्कर्ष निकालेंगे कि, MOSFET को उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है जबकि ट्रांजिस्टर को कम की आवश्यकता होती है वोल्टेज और करंट। BJT की तुलना में, MOSFET के लिए ड्राइविंग की आवश्यकता बहुत बेहतर है। इसके अलावा, इस लेख के संबंध में कोई भी प्रश्न आप नीचे टिप्पणी अनुभाग में टिप्पणी करके हमें टिप्पणी कर सकते हैं।

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