N چینل MOSFET: سرکٹ، ورکنگ، فرق اور اس کی ایپلی کیشنز

MOSFET ٹرانزسٹر کی ایک قسم ہے اور اسے IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) یا MIFET (Metal Insulator Field Effect Transistor) بھی کہا جاتا ہے۔ ایک ___ میں MOSFET ، چینل اور گیٹ کو ایک پتلی SiO2 پرت کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے اور وہ ایک کپیسیٹینس بناتے ہیں جو گیٹ وولٹیج کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے۔ لہذا، MOSFET ایک MOS Capacitor کی طرح کام کرتا ہے جسے ان پٹ گیٹ سے سورس وولٹیج تک کنٹرول کیا جاتا ہے۔ اس طرح، MOSFET کو وولٹیج پر قابو پانے والے کیپسیٹر کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ MOSFET کا ڈھانچہ MOS capacitor سے ملتا جلتا ہے کیونکہ اس capacitor میں سلکان کی بنیاد p-type ہوتی ہے۔

ان کو چار اقسام میں درجہ بندی کیا گیا ہے p چینل بڑھانے، n چینل بڑھانے، p چینل کی کمی، اور n چینل کی کمی۔ یہ مضمون MOSFET کی طرح کی ایک قسم پر بحث کرتا ہے۔ N چینل MOSFET - ایپلی کیشنز کے ساتھ کام کرنا۔

N چینل MOSFET کیا ہے؟

MOSFET کی ایک قسم جس میں MOSFET چینل چارج کیریئرز کی اکثریت پر مشتمل ہوتا ہے کیونکہ موجودہ کیریئرز جیسے الیکٹران کو N چینل MOSFET کہا جاتا ہے۔ ایک بار جب یہ MOSFET آن ہو جائے گا، تب چارج کیریئرز کی اکثریت پورے چینل میں منتقل ہو جائے گی۔ یہ MOSFET P-Channel MOSFET کے برعکس ہے۔

اس MOSFET میں N- چینل کا علاقہ شامل ہے جو سورس اور ڈرین ٹرمینلز کے بیچ میں واقع ہے۔ یہ ایک تین ٹرمینل ڈیوائس ہے جہاں ٹرمینلز بطور G (گیٹ)، ڈی (ڈرین) اور ایس (ذریعہ)۔ اس ٹرانزسٹر میں، سورس اور ڈرین بہت زیادہ ڈوپڈ n+ ریجن میں ہے اور باڈی یا سبسٹریٹ P قسم کا ہے۔

کام کرنا

اس MOSFET میں N-چینل کا علاقہ شامل ہے جو سورس اور ڈرین ٹرمینلز کے بیچ میں واقع ہے۔ یہ ایک تین ٹرمینل ڈیوائس ہے جہاں ٹرمینلز جی (گیٹ)، ڈی (ڈرین) اور ایس (ذریعہ) ہیں۔ اس FET میں، سورس اور ڈرین بہت زیادہ ڈوپڈ n+ ریجن میں ہے اور باڈی یا سبسٹریٹ P قسم کا ہے۔

یہاں، الیکٹران کی آمد پر چینل بنتا ہے۔ +ve وولٹیج n+ سورس اور ڈرین ریجنز دونوں سے الیکٹران کو بھی چینل میں کھینچتا ہے۔ ایک بار جب ڈرین اور ذرائع کے درمیان وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے تو کرنٹ آزادانہ طور پر ماخذ اور نالی کے درمیان بہتا ہے اور گیٹ پر موجود وولٹیج صرف چینل کے اندر چارج کیریئر الیکٹران کو کنٹرول کرتا ہے۔ اسی طرح، اگر ہم گیٹ ٹرمینل پر -ve وولٹیج لگاتے ہیں تو آکسائیڈ کی تہہ کے نیچے ایک ہول چینل بنتا ہے۔

N چینل MOSFET کا نشان

N چینل MOSFET کی علامت ذیل میں دکھائی گئی ہے۔ اس MOSFET میں تین ٹرمینلز جیسے سورس، ڈرین اور گیٹ شامل ہیں۔ n-channel mosfet کے لیے، تیر کی علامت کی سمت اندر کی طرف ہے۔ لہذا، تیر کا نشان چینل کی قسم کی وضاحت کرتا ہے جیسے P-channel یا N-channel۔

N چینل MOSFET سرکٹ

دی این چینل موسفیٹ کا استعمال کرتے ہوئے بغیر برش کے ڈی سی فین کو کنٹرول کرنے کے لیے سرکٹ ڈایاگرام اور Arduino Uno rev3 ذیل میں دکھایا گیا ہے. اس سرکٹ کو Arduino Uno rev3 بورڈ، n چینل mosfet، بغیر برش کے ڈی سی پنکھے، اور کنیکٹنگ تاروں کے ساتھ بنایا جا سکتا ہے۔

اس سرکٹ میں استعمال ہونے والا MOSFET 2N7000 N-channel MOSFET ہے اور یہ اضافہ کی قسم ہے اس لیے ہمیں پنکھے کو بجلی فراہم کرنے کے لیے Arduino کے آؤٹ پٹ پن کو ہائی پر سیٹ کرنا چاہیے۔

اس سرکٹ کے کنکشن مندرجہ ذیل ہیں؛

• MOSFET کے سورس پن کو GND سے جوڑیں۔
• MOSFET کا گیٹ پن Arduino کے پن 2 سے منسلک ہے۔
• MOSFET کا ڈرین پن پنکھے کے سیاہ رنگ کے تار سے۔
• برش لیس ڈی سی فین کی سرخ رنگ کی تار بریڈ بورڈ کی مثبت ریل سے جڑی ہوئی ہے۔
• Arduino 5V پن سے بریڈ بورڈ کی مثبت ریل کو ایک اضافی کنکشن دینے کی ضرورت ہے۔

عام طور پر، ایک MOSFET سگنل کو سوئچ کرنے اور بڑھانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس مثال میں، اس موسفیٹ کو ایک سوئچ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے جس میں تین ٹرمینلز جیسے گیٹ، سورس اور ڈرین شامل ہیں۔ n چینل MOSFET ایک قسم کا وولٹیج پر قابو پانے والا آلہ ہے اور یہ MOSFET دو اقسام میں دستیاب ہیں enhancement mosfet اور depletion mosfet۔

عام طور پر، Vgs (گیٹ سورس وولٹیج) کے 0V ہونے کے بعد ایک اضافہ MOSFET بند ہو جاتا ہے، اس طرح گیٹ ٹرمینل کو ایک وولٹیج فراہم کیا جانا چاہیے تاکہ کرنٹ پورے ڈرین سورس چینل میں بہہ جائے۔ جبکہ ڈیپلیشن MOSFET کو عام طور پر Vgs (گیٹ سورس وولٹیج) کے 0V ہونے کے بعد آن کر دیا جاتا ہے تاکہ کرنٹ پورے نالے میں سورس چینل میں بہتا رہے جب تک کہ گیٹ ٹرمینل پر +ve وولٹیج نہ دیا جائے۔

کوڈ

باطل سیٹ اپ() {
// اپنا سیٹ اپ کوڈ یہاں رکھیں، ایک بار چلانے کے لیے:
پن موڈ (2، آؤٹ پٹ)؛

}

باطل لوپ() {
// بار بار چلانے کے لیے اپنا مرکزی کوڈ یہاں رکھیں:
ڈیجیٹل رائٹ (2، ہائی)؛
تاخیر (5000)؛
ڈیجیٹل رائٹ (2، کم)؛
تاخیر (5000)؛
}

اس طرح، جب موسفیٹ کے گیٹ ٹرمینل کو 5v سپلائی دی جائے گی، برش کے بغیر ڈی سی پنکھا آن ہو جائے گا۔ اسی طرح، جب موسفیٹ کے گیٹ ٹرمینل کو 0v دیا جائے گا تو پنکھا بند ہو جائے گا۔

N چینل MOSFET کی اقسام

N چینل MOSFET ایک وولٹیج پر قابو پانے والا آلہ ہے جسے دو قسموں میں اضافہ کی قسم اور کمی کی قسم میں درجہ بندی کیا گیا ہے۔

این چینل اینہانسمنٹ MOSFET

اینہانسمنٹ ٹائپ N چینل MOSFET عام طور پر بند ہو جاتا ہے جب گیٹ ٹو سورس وولٹیج صفر وولٹ ہو جاتا ہے، اس طرح گیٹ ٹرمینل کو ایک وولٹیج فراہم کیا جانا چاہیے تاکہ ڈرین سورس چینل میں کرنٹ سپلائی ہو سکے۔

این چینل انہانسمنٹ MOSFET کا کام کنسٹرکشن اور آپریشن کے علاوہ اینہانسمنٹ پی چینل MOSFET جیسا ہی ہے۔ اس قسم کے MOSFET میں، ایک p قسم کا سبسٹریٹ جو ہلکے سے ڈوپڈ ہوتا ہے ڈیوائس کی باڈی بنا سکتا ہے۔ منبع اور نکاسی کے علاقوں کو n قسم کی نجاست کے ساتھ بہت زیادہ ڈوپ کیا گیا ہے۔

یہاں ماخذ اور جسم عام طور پر زمینی ٹرمینل سے جڑے ہوتے ہیں۔ ایک بار جب ہم گیٹ ٹرمینل پر مثبت وولٹیج لگاتے ہیں تو پھر p-type سبسٹریٹ کے اقلیتی چارج کیریئر گیٹ کی مثبتیت اور مساوی capacitive اثر کی وجہ سے گیٹ ٹرمینل کی طرف متوجہ ہوں گے۔

اکثریتی چارج کیریئرز جیسے الیکٹران اور پی ٹائپ سبسٹریٹ کے اقلیتی چارج کیریئر گیٹ ٹرمینل کی طرف متوجہ ہوں گے تاکہ یہ الیکٹرانوں کو سوراخوں کے ساتھ دوبارہ ملا کر ڈائی الیکٹرک پرت کے نیچے ایک منفی بے نقاب آئنوں کی تہہ بنائے۔

اگر ہم مثبت گیٹ وولٹیج کو لگاتار بڑھاتے ہیں تو، دوبارہ جمع کرنے کا عمل تھریشولڈ وولٹیج کی سطح کے بعد سیر ہو جائے گا پھر الیکٹران جیسے چارج کیریئرز ایک آزاد الیکٹران کنڈکٹیو چینل بنانے کے لیے جگہ پر بننا شروع ہو جائیں گے۔ یہ مفت الیکٹران بھاری ڈوپ شدہ ذریعہ سے بھی آئیں گے اور این قسم کے علاقے کو نکال دیں گے۔

اگر ہم ڈرین ٹرمینل پر +ve وولٹیج لگاتے ہیں تو کرنٹ کا بہاؤ پورے چینل میں ہوگا۔ لہذا چینل کی مزاحمت کا انحصار چینل کے اندر موجود الیکٹران جیسے مفت چارج کیریئرز پر ہوگا اور دوبارہ یہ الیکٹران چینل کے اندر موجود ڈیوائس کے گیٹ کی صلاحیت پر منحصر ہوں گے۔ جب مفت الیکٹران کا ارتکاز چینل بناتا ہے اور گیٹ وولٹیج میں اضافے کی وجہ سے پورے چینل میں کرنٹ کا بہاؤ بڑھ جاتا ہے۔

N چینل کی کمی MOSFET

عام طور پر، یہ MOSFET اس وقت چالو ہوتا ہے جب ماخذ کے گیٹ پر وولٹیج 0V ہوتا ہے، اس لیے نالی سے سورس چینل کو کرنٹ سپلائی کرتا ہے جب تک کہ گیٹ (G) ٹرمینل پر مثبت وولٹیج کا اطلاق نہیں ہوتا۔ N چینل کی کمی MOSFET کام کرنا n چینل بڑھانے والے MOSFET کے مقابلے میں مختلف ہے۔ اس MOSFET میں، استعمال ہونے والا سبسٹریٹ ایک p قسم کا سیمی کنڈکٹر ہے۔

اس MOSFET میں، دونوں سورس اور ڈرین ریجنز بھاری ڈوپڈ این قسم کے سیمی کنڈکٹرز ہیں۔ ماخذ اور نالی دونوں خطوں کے درمیان فرق n قسم کی نجاست کے ذریعے پھیلا ہوا ہے۔

ایک بار جب ہم سورس اور ڈرین ٹرمینلز کے درمیان ممکنہ فرق کا اطلاق کرتے ہیں، تو کرنٹ سبسٹریٹ کے پورے n خطے میں بہتا ہے۔ جب ہم گیٹ ٹرمینل پر ایک -ve وولٹیج لگاتے ہیں تو الیکٹران جیسے چارج کیریئر منسوخ ہو جائیں گے اور صرف سلیکان ڈائی آکسائیڈ ڈائی الیکٹرک تہہ کے نیچے n-ریجن میں منتقل ہو جائیں گے۔

اس کے نتیجے میں، SiO2 ڈائی الیکٹرک پرت کے نیچے مثبت بے نقاب آئنوں کی پرتیں ہوں گی۔ تو اس طرح، چینل کے اندر چارج کیریئرز کی کمی واقع ہو جائے گی۔ اس طرح، چینل کی مجموعی چالکتا کم ہو جائے گی۔

اس حالت میں، جب ڈرین ٹرمینل پر وہی وولٹیج لاگو ہوتا ہے، تو ڈرین میں کرنٹ کم ہو جاتا ہے۔ یہاں ہم نے مشاہدہ کیا ہے کہ چینل کے اندر چارج کیریئرز کی کمی کو تبدیل کرکے ڈرین کرنٹ کو کنٹرول کیا جاسکتا ہے، اس لیے اسے ڈیپلیشن MOSFET کہا جاتا ہے۔

یہاں، گیٹ ایک -ve پوٹینشل میں ہے ڈرین +ve پوٹینشل میں ہے اور سورس '0' پوٹینشل پر ہے۔ نتیجے کے طور پر، وولٹیج کا فرق ماخذ سے گیٹ کی نسبت ڈرین سے گیٹ کے درمیان زیادہ ہے، اس لیے ڈیپلیشن پرت کی چوڑائی منبع سے زیادہ ڈرین کی طرف ہے۔

N چینل MOSFET اور P چینل MOSFET کے درمیان فرق

این چینل اور پی چینل موسفیٹ کے درمیان فرق میں درج ذیل شامل ہیں۔

N چینل MOSFET کی جانچ کیسے کریں۔

N چینل MOSFET کی جانچ میں شامل اقدامات ذیل میں زیر بحث آئے ہیں۔

• این چینل MOSFET کو جانچنے کے لیے، ایک اینالاگ ملٹی میٹر استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کے لیے، ہمیں نوب کو 10K رینج میں رکھنا ہوگا۔
• اس MOSFET کو جانچنے کے لیے، سب سے پہلے MOSFET کے ڈرین پن پر بلیک پروب اور گیٹ پن پر ریڈ پروب کو MOSFET کے اندر داخلی صلاحیت کو خارج کرنے کے لیے رکھیں۔
• اس کے بعد، سرخ رنگ کی تحقیقات کو سورس پن پر منتقل کریں جب کہ بلیک پروب ابھی بھی ڈرین پن پر موجود ہے۔
• گیٹ اور ڈرین پن دونوں کو چھونے کے لیے دائیں انگلی کا استعمال کریں تاکہ ہم مشاہدہ کر سکیں کہ اینالاگ ملٹی میٹر کا پوائنٹر میٹر کے پیمانے کی درمیانی حد کی طرف مڑ جائے گا۔
• MOSFET کے سورس پن سے ملٹی میٹر کی ریڈ پروب اور دائیں انگلی کو بھی ہٹا دیں پھر دوبارہ انگلی کو ریڈ پروب اور سورس پن پر رکھیں، پوائنٹر پھر بھی ملٹی میٹر سکیل کے مرکز میں رہے گا۔
• اسے ڈسچارج کرنے کے لیے، ہمیں ریڈ پروب کو ہٹانا ہوگا اور گیٹ پن پر صرف ایک بار ٹچ کرنا ہوگا۔ آخر میں، یہ دوبارہ داخلی صلاحیت کو خارج کر دے گا۔
• اب، سورس پن کو چھونے کے لیے ایک ریڈ پروب کو دوبارہ استعمال کرنا ہوگا، تو ملٹی میٹر کا پوائنٹر بالکل بھی نہیں ہٹے گا جیسا کہ پہلے آپ اسے صرف گیٹ پن کو چھونے سے ڈسچارج کر چکے ہیں۔

خصوصیات

N چینل MOSFET میں دو خصوصیات ہیں جیسے ڈرین کی خصوصیات اور منتقلی کی خصوصیات۔

ڈرین کی خصوصیات

این چینل موسفیٹ کی ڈرین خصوصیات میں درج ذیل شامل ہیں۔

• این چینل موسفیٹ کی ڈرین خصوصیات کو آؤٹ پٹ کرنٹ اور وی ڈی ایس کے درمیان پلاٹ کیا گیا ہے جسے ڈرین ٹو سورس وولٹیج وی ڈی ایس کے نام سے جانا جاتا ہے۔
• جیسا کہ ہم خاکہ میں دیکھ سکتے ہیں، مختلف Vgs اقدار کے لیے، ہم موجودہ اقدار کو پلاٹ کرتے ہیں۔ لہذا ہم ڈایاگرام میں ڈرین کرنٹ کے مختلف پلاٹ دیکھ سکتے ہیں جیسے سب سے کم Vgs ویلیو، زیادہ سے زیادہ Vgs ویلیوز وغیرہ۔
• مندرجہ بالا خصوصیات میں، کرنٹ کچھ ڈرین وولٹیج کے بعد مستقل رہے گا۔ لہذا، MOSFET کو کام کرنے کے لیے ڈرین ٹو سورس کے لیے کم از کم وولٹیج کی ضرورت ہے۔
• لہذا، جب ہم 'Vgs' کو بڑھاتے ہیں تو چینل کی چوڑائی بڑھ جاتی ہے اور جس کے نتیجے میں زیادہ ID (ڈرین کرنٹ) ہوتی ہے۔

منتقلی کی خصوصیات

N-channel mosfet کی منتقلی کی خصوصیات میں درج ذیل شامل ہیں۔

• منتقلی کی خصوصیات کو ٹرانس کنڈکٹنس وکر کے نام سے بھی جانا جاتا ہے جسے ان پٹ وولٹیج (Vgs) اور آؤٹ پٹ کرنٹ (ID) کے درمیان پلاٹ کیا جاتا ہے۔
• شروع میں، جب بھی کوئی گیٹ ٹو سورس وولٹیج (Vgs) نہیں ہوتا ہے تو بہت کم کرنٹ بہے گا جیسا کہ مائیکرو amps میں ہوتا ہے۔
• ایک بار جب گیٹ ٹو سورس وولٹیج مثبت ہو جاتا ہے، تو ڈرین کرنٹ آہستہ آہستہ بڑھ جاتا ہے۔
• اس کے بعد، وی جی ایس میں اضافے کے برابر ڈرین کرنٹ کے اندر تیزی سے اضافہ ہوتا ہے۔
• ڈرین کرنٹ Id= K (Vgsq- Vtn)^2 کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔

ایپلی کیشنز

دی این چینل موسف کی ایپلی کیشنز t مندرجہ ذیل شامل کریں.

• یہ MOSFETs کثرت سے کم وولٹیج ڈیوائس ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں جیسے مکمل پل، اور موٹر اور ڈی سی سورس کا استعمال کرتے ہوئے B6-پل انتظامات۔
• یہ MOSFETs موٹر کے لیے منفی سپلائی کو ریورس سمت میں تبدیل کرنے میں مددگار ہیں۔
• ایک این چینل MOSFET سنترپتی اور کٹ آف علاقوں میں کام کرتا ہے۔ پھر یہ ایک سوئچنگ سرکٹ کی طرح کام کرتا ہے۔
• یہ MOSFETS LAMP یا LED کو آن/آف کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
• یہ اعلی موجودہ ایپلی کیشنز میں ترجیح دی جاتی ہیں.

اس طرح، یہ سب n چینل کے ایک جائزہ کے بارے میں ہے۔ mosfet - کام کرنا ایپلی کیشنز کے ساتھ. یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، پی چینل موسفیٹ کیا ہے؟