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

सही उत्तर है   आई डी = केएन(वी जीएस -वीथ) 2
अवधारणा :

एन-चैनल MOSFET के लिए, ट्रायोड और संतृप्ति क्षेत्र में धारा निम्न प्रकार दी जाती है:

I D = K n [2V DS (V GS - V th ) - V DS 2 )] जब V DS < V GS - V th

\(I_D=K_n(V_{GS}-V_{th})^2\) जब V DS > V GS - Vवां

V DS = ड्रेन टू सोर्स वोल्टेज

V GS = गेट टू सोर्स वोल्टेज

V th = थ्रेशोल्ड वोल्टेज

K n = चालन पैरामीटर

रैखिक क्षेत्र में MOSFET नाली धारा

\({I_D} = {\mu _n}{C_o} \times \frac{W}{L}\left[ {\left( {{V_{GS}} - {V_T}} \right){V_{DS}} - \frac{1}{2}V_{DS}^2} \right]\)

बहुत छोटे V DS वाले रैखिक क्षेत्र में समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है

\(\begin{array}{l} {I_D} \cong {\mu _n}{C_o} \times \frac{W}{L}\left( {{V_{GS}} - {V_T}} \right){V_{DS}}\\ {V_{DS}} = \frac{{{V_{DS}}}}{{{I_D}}} = \frac{1}{{{\mu _n}{C_o} \times \frac{W}{L}\left( {{V_{GS}} - {V_T}} \right)}} \end{array}\)

संकल्पना:

• वोल्टता-नियंत्रण उपकरण: MOFSET एक वोल्टता नियंत्रण उपकरण है। इसका आशय यह है कि इसके व्यवहार को निर्धारित करने वाला मुख्य पैरामीटर गेट टर्मिनल पर लागू वोल्टता है। गेट वोल्टेज को अलग करके, MOFSET की चालकता को नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे स्रोत और अपवाह टर्मिनलों के बीच धारा का प्रवाह हो सकता है।
• धारा नियंत्रण उपकरण: यह कथन गलत है। द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJTs) जैसे कुछ अन्य उपकरणों के विपरीत, MOFSET को उनके टर्मिनलों में प्रवाहित धारा द्वारा नियंत्रित नहीं किया जाता है। इसके बजाय, MOFSET का व्यवहार मुख्य रूप से गेट टर्मिनल पर लागू वोल्टता  द्वारा निर्धारित किया जाता है। गेट वोल्टता उपकरण के भीतर एक विद्युत क्षेत्र स्थापित करता है, जो चैनल की चालकता को संशोधित करता है और आउटपुट धारा को प्रभावित करता है।
• उच्च इनपुट प्रतिबाधा: वास्तव में MOFSET की इनपुट प्रतिबाधा उच्च होती है। इनपुट प्रतिबाधा से तात्पर्य है कि कोई उपकरण कितनी आसानी से इनपुट संकेतों को स्वीकार करता है। MOFSET के संबंध में, उनकी इनपुट प्रतिबाधा बहुत अधिक होती है, जिसका अर्थ है कि किसी उपकरण को नियंत्रित करने के लिए उन्हें न्यूनतम इनपुट धारा  की आवश्यकता होती है। यह गुण उन्हें सार्थक भारण प्रभाव पैदा किए बिना अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ प्रभावी ढंग से अंतरापृष्ठ की अनुमति प्रदान करता है। 
• तीन-टर्मिनल उपकरण: MOFSET वास्तव में तीन-टर्मिनल उपकरण हैं। इनमें तीन मुख्य टर्मिनल: गेट टर्मिनल, स्रोत टर्मिनल और अपवाह टर्मिनल होते हैं। गेट टर्मिनल MOFSET की चालकता को नियंत्रित करने के लिए उत्तरदायी होता है, जबकि स्रोत और अपवाह टर्मिनल उपकरण के माध्यम से धारा प्रवाह के लिए उत्तरदायी होते हैं।

व्याख्या:

MOSFET एक तीन-टर्मिनल (गेट, अपवाह और स्रोत) पूरी तरह से नियंत्रित स्विच है। गेट/नियंत्रक सिग्नल गेट और स्रोत के बीच होता है, और इसके स्विच टर्मिनल अपवाह और स्रोत हैं।

गेट स्वयं धातु से बना होता है, स्रोत से अलग होता है, और धातु ऑक्साइड का उपयोग करके अपवाह बनाता है। यह कम शक्ति की खपत की अनुमति देता है और ट्रांजिस्टर को इलेक्ट्रॉनिक स्विच या सामान्य-स्रोत प्रवर्धक के रूप में उपयोग के लिए एक बढ़िया विकल्प बनाता है

वर्णन:

यदि VDS < Vgs  - Vt है

तो MOSFET सक्रीय क्षेत्र (रैखिक क्षेत्र) में है।

अपवाह धारा निम्नवत है

\({{I}_{D}}=\frac{1}{2}{{\mu }_{n}}{{C}_{ox}}\frac{W}{L}\left( 2\left( {{V}_{gs}}-{{V}_{t}} \right){{V}_{DS}}-V_{DS}^{2} \right)\)

यदि VDS ≥ Vgs - Vt है

संचालन का मोड क्षेत्र में संतृप्ति है।

\({{I}_{D\left( sat \right)}}={{\mu }_{n}}{{C}_{ox}}\frac{W}{2L}{{\left( {{V}_{gs}}-{{V}_{t}} \right)}^{2}}\)

Additional Information

संतृप्ति क्षेत्र में

\({{g}_{m}}=\frac{d{{I}_{{{D}_{sat}}}}}{d{{V}_{GS}}}=\frac{W}{2L}{{\mu }_{n}}{{C}_{ox}}2\left( {{V}_{GS}}-{{V}_{T}} \right)=\frac{W}{L}{{\mu }_{n}}{{C}_{ox}}\left( {{V}_{GS}}-{{V}_{T}} \right)\)

ट्रांजिस्टर इस प्रकार कार्य कर सकता है

1) विद्युत धारा दर्पण में प्रतिरोधक

2) स्तर शिफ्टर में संधारित्र

3) संतृप्ति क्षेत्र में बंद या ON स्विच

4) विच्छेद और संतृप्ति क्षेत्र में इन्वर्टर

5) सक्रिय क्षेत्र में एम्प्लीफायर

व्याख्या​:

FET को प्रत्येक प्रकार के चैनल के आधार पर वर्गीकृत किया गया है।

चैनल के आधार पर दो प्रकार हैं:

1) n – चैनल FET

2) p – चैनल FET

चैनल के गठन के आधार पर

1) JFET

2) अवक्षय  MOSFET

3) वृद्धि MOSFET

क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर में चौथा टर्मिनल भी होता है जिसे "बॉडी या सब्सट्रेट" कहा जाता है

n – चैनल JFET

p – चैनल JFET

n – चैनल अवक्षय MOSFET

p – चैनल अवक्षय MOSFET

n – चैनल वृद्धि MOSFET

p – चैनल वृद्धि MOSFET

ध्यान दें: अवक्षय और वृद्धि MOSFET के बीच अंतर चैनल का निर्माण है।

अवक्षय MOSFET में चैनल शुरू में बनता है जबकि वृद्धि MOSFET में यह नहीं है। तो वृद्धि MOSFET में चैनल बिंदुदार प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता 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।

चालू-अवस्था में अपवाहिका और स्रोत के बीच एक चालकीय चैनल होता है

MOS की संरचना इस प्रकार है:

• गेट (धातु)
• ऑक्साइड (SiO₂) परत
• सुचालक चैनल

संरचना में एक पारद्युतिक द्वारा अलग किए गए 2 सुचालक क्षेत्र शामिल होते हैं जो प्रतिरोध के समकक्ष होते हैं।

MOSFET:

MOSFET का मतलब धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर है।

यह एक बहुसंख्यक वाहक उपकरण है और इसे वोल्टेज नियंत्रित धारा उपकरण भी कहा जाता है (V_GS धारा I_D को नियंत्रित करता है)

MOSFET का संचालन:

ID और V_{DS के} बीच की अपवाहिका विशेषताएं या आरेख नीचे दिखाया गया है

अपवाहिका की विशेषताओं को नीचे सारणीबद्ध रूप में दिखाया गया है।

VGS = गेट-स्रोत वोल्टेज

ID = अपवाहिका धारा

VDS = अपवाहिका-स्रोत वोल्टेज

• MOSFET संतृप्ति क्षेत्र में एक स्थिर धारा स्रोत के रूप में कार्य करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि V_DS को ऐसे स्तर तक बढ़ाने के बाद कि संकुचन हो, गेट और निकासी वोल्टेज प्रवाहित धारा पर अपना नियंत्रण खो देते हैं।
• इसलिए VDS के उस मूल्य से परे धारा लगभग स्थिर है।

यह N-MOS की निम्नलिखित विशेषताओं में बताया गया है:

अवधारणा:

विच्छेदक क्षेत्र

• VGS < Vth
• ID = 0

सक्रिय/रैखिक/ओमिक/ट्रायोड क्षेत्र:

• VGS > Vth
• VDS < VGS – Vth

संतृप्ति क्षेत्र:

• VGS > Vth
• VDS > VGS – Vth

जहाँ

VG = गेट वोल्टेज

VD = अपवाह वोल्टेज

VS = स्रोत वोल्टेज

VGS = गेट से स्रोत वोल्टेज।

VDS = अपवाह से स्रोत वोल्टेज।

Vth = देहल वोल्टेज।

ID = अपवाह धारा।

अनुप्रयोग:

• पूरक धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक (CMOS) p-प्रकार और n-प्रकार  MOSFETS की पूरक और सममित युग्म का उपयोग करता है।

• CMOS डिवाइस की दो महत्वपूर्ण विशेषताएं उच्च रव प्रतिरक्षा और निम्न शक्ति अपव्यय हैं।
• CMOS डिवाइस NMOS डिवाइस की तुलना में कम बिजली को व्यय करते हैं क्योंकि CMOS स्विचन ("गत्यात्मक शक्ति) के दौरान ही बिजली को नष्ट कर देता है, जबकि N प्रणाली पर जब भी MOSFET प्रकार का ट्रांजिस्टर चालू होता है तो यह बिजली को नष्ट कर देता है क्योंकि यह Vdd से Vss तक का पथ है।
• एक CMOS में, एक बार में केवल एक MOSFET चालू होता है। इस प्रकार, वोल्टेज स्रोत से भूमि तक कोई पथ नहीं होता है जिससे धारा प्रवाहित हो सके। स्विचन के दौरान ही MOSFET में ही धारा प्रवाहित होती है।
• इस प्रकार, एन-चैनल की तुलना में MOSFET की विद्युत आपूर्ति में निम्न विद्युत अपवाह होता है , जिसके कारण बिजली का अपव्यय कम होता है।

For a MOSFET in saturation, the current is given by:

\({I_{D\left( {sat} \right)}} = \frac{{W{μ _x}{C_{ox}}}}{{2L}}{\left( {{V_{GS}} - {V_{th}}} \right)^2}\)

In the linear region of operation, the current is given by:

\({I_D} = {\mu _n}{C_{ox}} \times \frac{W}{L}\left[ {\left( {{V_{GS}} - {V_T}} \right){V_{DS}} - \frac{{V_{DS}^2}}{2}} \right]\)

W = Width of the Gate

Cox = Oxide Capacitance

μ = Mobility of the carrier

L = Channel Length

Vth = Threshold voltage

The transconductance of a MOSFET is defined as the change in drain current(ID) with respect to the corresponding change in gate voltage (VGS), i.e. 

\({g_m} = \frac{{\partial {I_D}}}{{\partial {V_{GS}}}}\)

\(g_m = \frac{{W{μ _x}{C_{ox}}}}{{L}}{\left( {{V_{GS}} - {V_{th}}} \right)}\)

Trans-conductance gm for the linear region will be:

\({g_{m\left( {linear} \right)}} = \frac{{\partial {I_D}}}{{\partial {V_{GS}}}} = \frac{{{\mu _n}{C_{ox}}W}}{L} \times {V_{DS}}\)

• मॉस्फेट एक बहुसंख्यक वाहक उपकरण होता है जिसका अर्थ है कि उपकरण के अंदर प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा या तो इलेक्ट्रॉनों (N-चैनल मॉस्फेट) या छेद का प्रवाह (P-चैनल मॉस्फेट) होता है।
• तो जब उपकरण बंद हो जाता है, विपरीत पुनर्संयोजन प्रक्रिया नहीं होगी। यह चालू/बंद समय पर छोटे मोड़ की ओर जाता है।
• जैसे-जैसे स्विचिंग समय कम होता है, हानि भी कम होती है।

विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के बंद होने का समय नीचे निम्न रूप में दिया गया है।

• MOSFET में बंद होने का समय नैनोसेकेंड के क्रम में न्यूनतम होता है।
• BJT में बंद होने का समय नैनोसेकेंड से माइक्रोसेकेंड के क्रम में होता है।
• IGBT में बंद होने का समय माइक्रोसेकेंड (लगभग 1 μs) के क्रम में होता है।
• थाइरिस्टर (SCR) में बंद होने का समय माइक्रोसेकेंड (लगभग 5 μs) के क्रम में होता है।

अतः बंद होने के समय का बढ़ता हुआ क्रम निम्न है:

MOSFET > BJT > IGBT > थाइरिस्टर (SCR)