Field Effect Transistors MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Field Effect Transistors - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

धातु ऑक्साइड सिलिकॉन फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (MOSFET)

• यह एक वोल्टेज-नियंत्रित तीन-टर्मिनल उपकरण है जिसका उपयोग स्विचिंग और प्रवर्धन उद्देश्यों के लिए किया जाता है।
• टर्मिनल ड्रेन, गेट और स्रोत हैं।

पावर MOSFET की ट्रांसफर विशेषताएँ

पावर MOSFET की ट्रांसफर विशेषताएँ, ड्रेन धारा (I_D) के परिवर्तन को गेट-स्रोत वोल्टेज (V_GS) के फलन के रूप में दर्शाती हैं।

संप्रत्यय

पावर ट्रांजिस्टर का अग्र धारा लाभ (α) इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

\(α ={I_C\over I_E}\)

जहाँ, I_C = संग्राहक धारा

I_E = उत्सर्जक धारा

पावर ट्रांजिस्टर के लिए, अग्र धारा लाभ (α) आमतौर पर उच्च होता है, जो आमतौर पर 0.95 से 0.99 की सीमा में होता है। यह इंगित करता है कि अधिकांश उत्सर्जक धारा संग्राहक में प्रवाहित होती है, आधार धारा में बहुत कम हानि होती है।

\(β ={α\over 1-α}\)

जहाँ β उभयनिष्ठ-उत्सर्जक धारा लाभ है, α के 1 के करीब होने से यह सुनिश्चित होता है कि पावर ट्रांजिस्टर उच्च धारा लाभ के साथ कुशलतापूर्वक संचालित होते हैं।

इस प्रकार, पावर ट्रांजिस्टर के लिए अग्र धारा लाभ का सही अनुमानित मान 0.95 से 0.99 है।

सिद्धांत

JFET में ड्रेन धारा निम्न द्वारा दी जाती है:

\(I_D=I_{DSS}({1-{V_{GS}\over V_{P}}})^2\)

जहाँ, I_D = ड्रेन धारा

I_DSS = संतृप्ति ड्रेन धारा

V_GS = गेट-स्रोत वोल्टेज

V_P = पिंच ऑफ वोल्टेज

गणना

दिया गया है, V_p = - 8 V

IDSS = 30 mA

VGS = - 4 V

\(I_D=30({1-{-4\over -8}})^2\)

I_D = 7.5 mA

MOSFET (धातु ऑक्साइड अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर)

MOSFET ट्रांजिस्टर एक अर्धचालक उपकरण है जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इलेक्ट्रॉनिक संकेतों को प्रवर्धित करने और स्विच करने के लिए किया जाता है।

MOSFET दो प्रकार के होते हैं:

अधिकता MOSFET:

• MOSFET के इस प्रकार में कोई पूर्व-परिभाषित चैनल नहीं होता है।चैनल गेट से स्रोत तक लागू वोल्टेज के प्रयोग से निर्मित होता है।
• गेट पर जितना अधिक वोल्टेज है, उतना बेहतर उपकरण संचालन कर सकता है।

अवक्षय मोड़ MOSFET:

• MOSFET के इस प्रकार में चैनल (अपवाहिका और स्रोत के बीच) पूर्व-परिभाषित होता है और MOSFET बिना किसी गेट वोल्टेज के अनुप्रयोग के संचालित होता है।
• चूंकि गेट पर वोल्टेज या तो धनात्मक या ऋणात्मक है, चैनल चालकता कम हो जाती है।
• अवक्षय MOSFET अवक्षय और अधिकता मोड दोनों में संचालित हो सकता है।

संकल्पना:

छोटे सिग्नल वाले धारा लाभ को उभयनिष्ठ अपवाहिका ऐम्प्लीफायर में निम्न रूप में परिभाषित किया गया है

\(\rm A_F = \frac{I_s}{I_g} = \frac{Source \ current}{Gate \ current}\)

FET के लिए, I_g = 0

∴ \(\rm A_i = \frac{I_s}{0}\) = अनंत

सही उत्तर विकल्प 1):(N प्रकार; P प्रकार) है।

संकल्पना:

• एक n-चैनल JFET का व्यवस्थित आरेख इसके परिपथ प्रतीक के साथ चित्र में दिखाया गया है।
• n-चैनल JFET का प्रमुख भाग n-प्रकार अर्धचालकों से बना है।
• इस पूर्ण पदार्थ के परस्पर विपरीत दो पक्ष स्रोत और ड्रेन सिरों से शुरू हैं।
• इस सब्सट्रेट में दो अपेक्षाकृत छोटे p-क्षेत्र  हैं जो गेट टर्मिनल बनाने के लिए आंतरिक रूप से एक साथ जुड़ गए हैं।
• इस प्रकार स्रोत और ड्रेन सिरे n- प्रकार के हैं जबकि गेट p- प्रकार का हैं।
•  n-JFET के लिए, चैनल​ एक N-प्रकार चैनल हैं और गेट P प्रकार के हैं। 
• इसके कारण, यंत्र के भीतर दो pn संधि बनेंगे, जिनके विश्लेषण से पता चलता है कि JFET किस मोड में कार्य करता है।

संकल्पना:

N-चैनल JFET में ड्रेन धारा (करंट) निम्न प्रकार दी जाती है:

\(I_D = I_{DSS}({1-{V_{GS}\over V_p}})^2\)

जहां, I_D = ड्रेन धारा

I_DSS = जब द्वार से स्रोत शून्य के बराबर हो तो ड्रेन धारा

V_GS = गेट से स्रोत वोल्टेज

V_P = पिंच-ऑफ (संकुचन) वोल्टेज

गणना:

दिया है, IDSS = 12 mA

VP = −7V, VGS = −3.5V

\(I_D = 12({1-{-3.5\over -7}})^2\)

\(I_D = 12({1-{1\over 2}})^2\)

I_D = 3 mA

MOSFET संचालन (nMOS) के तीन क्षेत्र हैं:

विच्छेद क्षेत्र:

VGS < Vth

ID = 0

VGS = गेट टू सोर्स वोल्टेज

Vth = थ्रेशोल्ड वोल्टेज

रैखिक / ओमिक / ट्रायोड क्षेत्र :

VGS > Vth

VDS < VGS – Vth

रैखिक क्षेत्र में MOSFET के लिए धारा समीकरण निम्नानुसार है:

\({{I}_{D}}={{\mu }_{n}}{{C}_{ox}}\frac{W}{L}\left\{ \left( {{V}_{GS}}-{{V}_{th}} \right){{V}_{DS}}-\frac{V_{DS}^{2}}{2} \right\}\)

संतृप्ति क्षेत्र :

VGS > Vth

VDS > VGS – Vth

संतृप्ति क्षेत्र में MOSFET के लिए धारा समीकरण निम्नानुसार है:

\({{I}_{D}}=\frac{1}{2}{{\mu }_{n}}{{C}_{OX}}\frac{W}{L}{{\left( {{V}_{GS}}-{{V}_{th}} \right)}^{2}}\)

विश्लेषण :

संतृप्ति के किनारे पर:

\({V_{DS}} = {V_{GS}} - {V_T}\)

VDS = 2 – (6)

VDS = - 4 वोल्ट

यह दिखाया गया है कि V-I विशेषताओं की मदद से समझाया गया है:

संकल्पना:

1) तापीय अनियंत्रण FET में संभव नहीं है क्योंकि जैसे-जैसे FET का तापमान बढ़ता है, वैसे ही गतिशीलता कम होती है अर्थात् यदि तापमान (T) ↑ होता है, तो वाहक गतिशीलता (μn या μ­p) ↓, और Ips↓ होती है। 

2) चूँकि धारा तापमान में वृद्धि के साथ कम होती है, तो FET के आउटपुट टर्मिनल पर शक्ति अपव्यय कम होता है या हम कह सकते हैं कि यह न्यूनतम होता है। 

इसलिए, FET के आउटपुट पर तापीय अनियंत्रण का कोई प्रश्न नहीं होगा। 

• तापीय अनियंत्रण BJT में होता है। 
• BJT में तापीय अनियंत्रण Ico के साथ Ic में वृद्धि के कारण संग्राहक जंक्शन पर अतितापन के कारण BJT के स्वः-खराबी की एक प्रक्रिया है। 
• यदि T↑ है, तो Ico (विपरीत वियोजन धारा) ↑ है, जिसके परिणामस्वरूप संग्राहक धारा में वृद्धि अर्थात् Ic ↑ होता है। 
• संग्राहक जंक्शन पर शक्ति अपव्यय ऊष्मा के रूप में बढ़ता है जो फिर से तापमान को बढ़ाता है और चक्र जारी रहता है। 
• यदि उपरोक्त चक्र पुनरावृत्तीय बन जाता है, तो संग्राहक जंक्शन अतितापित हो जाता है और इस प्रकार तापीय अनियंत्रण होता है।

जैसा ऊपर दिए गए आरेख में दर्शाया गया है, एक शक्ति MOSFET में जब V_DS = V_GS - V_T होता है, 

जहाँ, V_DS = अपवाहिका और स्रोत वोल्टेज

​V_GS = गेट और स्रोत वोल्टेज

V_T = थ्रेसहोल्ड वोल्टेज

• शक्ति MOSFET में जब VDS < VGS - VT होता है, तो शक्ति MOSFET त्रिपथी क्षेत्र में कार्य करता है।
• शक्ति MOSFET में जब VDS > VGS - VT होता है, तो शक्ति MOSFET संतृप्त क्षेत्र में कार्य करता है।

• FET एक वोल्टेज-चालित/नियंत्रित उपकरण है, अर्थात् आउटपुट धारा को लागू विद्युत क्षेत्र द्वारा नियंत्रित किया जाता है। 
• दो टर्मिनलों के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा को तीसरे टर्मिनल (गेट) पर वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। 
• यह एकध्रुवीय उपकरण (धारा चालन केवल या तो इलेक्ट्रॉन या छिद्र के बहुसंख्यक वाहक के एक प्रकार के कारण होता है) है। 
• इसमें उच्च इनपुट प्रतिबाधा होती है। 
• FET के लिए, या तो

JFET की स्थिति में ID=IDSS(1−VGSVP)2 

या 

MOSFET की स्थिति में ID=K(VGS−VT)2 

इसलिए, FET एक वोल्टेज-नियंत्रित धारा स्रोत है। 

FET और BJT के बीच अंतर को निम्नलिखित तालिका में वर्णित किया गया है: