1. MOS ٹیوب کی قسم اور ساخت

MOSFET FET کی ایک قسم ہے (دوسرا JFET ہے)، جسے انہانسمنٹ موڈ یا ڈیپلیشن موڈ، P-channel یا N-channel، کل 4 اقسام میں بنایا جا سکتا ہے، لیکن اصل میں صرف enhancement-mode N-channel MOS ہے۔ استعمال کیا جاتا ہے ٹیوب اور بہتر پی چینل ایم او ایس ٹیوب، لہذا عام طور پر این ایم او ایس کا ذکر کیا جاتا ہے، یا پی ایم او ایس ان دونوں سے مراد ہے۔

جہاں تک ڈیپلیشن ٹائپ ایم او ایس ٹیوبوں کا استعمال کیوں نہ کیا جائے، اس کی تہہ تک جانے کی سفارش نہیں کی جاتی ہے۔

ان دو بہتر MOS ٹیوبوں کے لیے، NMOS زیادہ عام طور پر استعمال ہوتا ہے۔ وجہ یہ ہے کہ آن مزاحمت چھوٹی اور تیاری میں آسان ہے۔ لہذا، سوئچنگ پاور سپلائی اور موٹر ڈرائیو کی درخواست میں، NMOS عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے. مندرجہ ذیل تعارف میں، NMOS بنیادی طور پر استعمال کیا جاتا ہے.

ایم او ایس ٹیوب کے تین پنوں کے درمیان پرجیوی گنجائش ہے، جس کی ہمیں ضرورت نہیں ہے، لیکن مینوفیکچرنگ کے عمل کی محدودیت کی وجہ سے ہے۔ طفیلی کیپیسیٹینس کی موجودگی ڈرائیونگ سرکٹ کو ڈیزائن کرنے یا اسے منتخب کرنے میں مزید پریشانی کا باعث بنتی ہے، لیکن اس سے بچنے کا کوئی طریقہ نہیں ہے، جس کی تفصیل بعد میں بیان کی جائے گی۔

یہ MOS ٹیوب کے اسکیمیٹک ڈایاگرام پر دیکھا جا سکتا ہے کہ نالی اور منبع کے درمیان ایک طفیلی ڈایڈڈ موجود ہے۔ اسے باڈی ڈائیوڈ کہا جاتا ہے اور یہ بہت اہم ہوتا ہے جب انڈکٹو بوجھ (جیسے موٹر) چلاتے ہو۔ ویسے، باڈی ڈائیوڈ صرف ایک MOS ٹرانزسٹر میں موجود ہے، اور عام طور پر انٹیگریٹڈ سرکٹ چپ کے اندر موجود نہیں ہوتا ہے۔

2. MOS ٹیوب کی ترسیل کی خصوصیات

کنڈکشن کا مطلب ایک سوئچ کے طور پر کام کرنا ہے، جو سوئچ کو بند کرنے کے مترادف ہے۔

NMOS کی خصوصیات کے مطابق، اگر Vgs ایک خاص قدر سے بڑا ہے، تو اسے آن کر دیا جائے گا۔ یہ اس صورت حال کے لیے موزوں ہے جب سورس گراؤنڈ ہو (لو اینڈ ڈرائیو)، جب تک کہ گیٹ وولٹیج 4V یا 10V تک پہنچ جائے۔

PMOS کی خصوصیات، Vgs کو ایک خاص قدر سے کم آن کیا جائے گا، اس صورت حال کے لیے موزوں ہے جب سورس VCC (ہائی اینڈ ڈرائیو) سے منسلک ہو۔ تاہم، اگرچہ PMOS کو ہائی اینڈ ڈرائیو کے طور پر آسانی سے استعمال کیا جا سکتا ہے، NMOS کو عام طور پر ہائی اینڈ ڈرائیوز میں استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ اس کی بڑی آن-مزاحمت، زیادہ قیمت، اور متبادل کی چند اقسام ہیں۔

3. MOS سوئچ ٹیوب کا نقصان

چاہے یہ NMOS ہو یا PMOS، اس کے آن ہونے کے بعد ایک آن-مزاحمت ہوتی ہے، تاکہ کرنٹ اس مزاحمت پر توانائی استعمال کرے، اور استعمال ہونے والی توانائی کے اس حصے کو ترسیل کا نقصان کہا جاتا ہے۔ ایک چھوٹی آن ریزسٹنس والی MOS ٹیوب کو منتخب کرنے سے ترسیل کے نقصان میں کمی آئے گی۔ موجودہ کم طاقت والی MOS ٹیوب کی آن مزاحمت عام طور پر دسیوں ملی اوہمس کے ارد گرد ہوتی ہے، اور کئی ملی اوہمز بھی ہیں۔

جب MOS آن اور آف ہوتا ہے، تو اسے فوری طور پر مکمل نہیں ہونا چاہیے۔ MOS کے دونوں سروں پر موجود وولٹیج میں گرنے کا عمل ہوتا ہے، اور بہتے ہوئے کرنٹ میں بڑھتا ہوا عمل ہوتا ہے۔ اس وقت کے دوران، MOS ٹیوب کا نقصان وولٹیج اور کرنٹ کی پیداوار ہے، جسے سوئچنگ نقصان کہا جاتا ہے۔ عام طور پر سوئچنگ کے نقصانات ترسیل کے نقصانات سے بہت زیادہ ہوتے ہیں، اور سوئچنگ فریکوئنسی جتنی تیز ہوگی، نقصانات اتنے ہی زیادہ ہوں گے۔

ٹرن آن کے وقت وولٹیج اور کرنٹ کی پیداوار بہت بڑی ہے، اور ہونے والا نقصان بھی بہت بڑا ہے۔ سوئچنگ کا وقت کم کرنا ہر ٹرن آن پر نقصان کو کم کر سکتا ہے۔ سوئچنگ فریکوئنسی کو کم کرنے سے فی یونٹ وقت میں سوئچنگ کی تعداد کم ہو سکتی ہے۔ دونوں طریقے سوئچنگ کے نقصانات کو کم کر سکتے ہیں۔

4. MOS ٹیوب ڈرائیور

بائی پولر ٹرانزسٹرز کے مقابلے میں، عام طور پر یہ خیال کیا جاتا ہے کہ MOS ٹیوب کو آن کرنے کے لیے کسی کرنٹ کی ضرورت نہیں ہے، جب تک کہ GS وولٹیج ایک خاص قدر سے زیادہ ہو، یہ کافی ہے۔ یہ کرنا آسان ہے، لیکن ہمیں رفتار کی بھی ضرورت ہے۔

MOS ٹیوب کی ساخت میں یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ GS اور GD کے درمیان ایک طفیلی کیپیسیٹینس موجود ہے، اور MOS ٹیوب کی ڈرائیونگ دراصل capacitor کی چارجنگ اور ڈسچارج ہے۔ کیپسیٹر کو چارج کرنے کے لیے کرنٹ کی ضرورت ہوتی ہے، کیونکہ کپیسیٹر کو چارج کرنے کے وقت ایک شارٹ سرکٹ سمجھا جا سکتا ہے، اس لیے فوری کرنٹ نسبتاً بڑا ہو گا۔ ایم او ایس ٹیوب ڈرائیور کا انتخاب/ڈیزائن کرتے وقت توجہ دینے کی پہلی چیز یہ ہے کہ فوری طور پر شارٹ سرکٹ کرنٹ کی مقدار فراہم کی جا سکتی ہے۔

نوٹ کرنے والا دوسرا نکتہ یہ ہے کہ NMOS، جو عام طور پر ہائی سائیڈ ڈرائیونگ کے لیے استعمال ہوتا ہے، کو اس وقت آن کرنے کی ضرورت ہوتی ہے جب گیٹ وولٹیج سورس وولٹیج سے زیادہ ہو۔ ہائی سائیڈ سے چلنے والے MOS ٹرانزسٹر کا سورس وولٹیج ڈرین وولٹیج (VCC) جیسا ہوتا ہے جب اسے آن کیا جاتا ہے، اس لیے گیٹ وولٹیج اس وقت VCC سے 4V یا 10V بڑا ہے۔ اگر اسی نظام میں، VCC سے بڑا وولٹیج حاصل کرنے کے لیے، ایک خاص بوسٹ سرکٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ بہت سے موٹر ڈرائیور چارج پمپ کو مربوط کرتے ہیں۔ واضح رہے کہ MOS ٹیوب کو چلانے کے لیے کافی شارٹ سرکٹ کرنٹ حاصل کرنے کے لیے ایک مناسب بیرونی کپیسیٹر کا انتخاب کیا جانا چاہیے۔

اوپر مذکور 4V یا 10V عام طور پر استعمال ہونے والی MOS ٹیوب کا ٹرن آن وولٹیج ہے، اور یقیناً ڈیزائن میں ایک خاص مارجن ہونا ضروری ہے۔ اور وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، ٹرن آن کی رفتار اتنی ہی تیز اور آن مزاحمت اتنی ہی کم ہوگی۔ اب مختلف شعبوں میں استعمال ہونے والے چھوٹے ٹرن آن وولٹیج کے ساتھ MOS ٹیوبیں بھی ہیں، لیکن 12V آٹوموٹیو الیکٹرانک سسٹمز میں، عام طور پر 4V ترسیل کافی ہوتی ہے۔

MOS ٹیوب کے ڈرائیو سرکٹ اور اس کے نقصان کے لیے، آپ Microchip کے AN799MatchingMOSFETDriverstoMOSFETs کا حوالہ دے سکتے ہیں۔ یہ بہت تفصیلی ہے، اس لیے میں مزید لکھنے کا ارادہ نہیں رکھتا۔

5. MOS ٹیوب ایپلی کیشن سرکٹ

MOS ٹیوبوں کی سب سے اہم خصوصیت ان کی اچھی سوئچنگ خصوصیات ہیں، اس لیے وہ بڑے پیمانے پر ایسے سرکٹس میں استعمال ہوتے ہیں جن میں الیکٹرانک سوئچز کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ بجلی کی فراہمی اور موٹر ڈرائیوز کو سوئچ کرنا۔

5 عام استعمال شدہ سوئچنگ پاور سپلائی MOSFET ڈرائیونگ سرکٹس کا تجزیہ

سوئچنگ پاور سپلائیز کو ڈیزائن کرنے کے لیے MOSFETs کا استعمال کرتے وقت، زیادہ تر لوگ MOSFET کی مزاحمت، زیادہ سے زیادہ وولٹیج، اور زیادہ سے زیادہ کرنٹ پر غور کریں گے۔ لیکن بہت سے معاملات میں، صرف ان عوامل پر غور کیا جاتا ہے. ایسا سرکٹ عام طور پر کام کر سکتا ہے، لیکن یہ ایک اچھا ڈیزائن حل نہیں ہے۔ مزید تفصیل سے، MOSFET کو اپنے پرجیوی پیرامیٹرز پر بھی غور کرنا چاہیے۔ ایک مخصوص MOSFET کے لیے، اس کا ڈرائیونگ سرکٹ، ڈرائیونگ پن کے ذریعے چوٹی کا موجودہ آؤٹ پٹ، بڑھتی ہوئی شرح، وغیرہ، MOSFET کی سوئچنگ کارکردگی کو متاثر کرے گی۔

جب پاور IC اور MOS ٹیوب کو منتخب کیا جاتا ہے، تو یہ خاص طور پر اہم ہے کہ پاور IC اور MOS ٹیوب کو جوڑنے کے لیے مناسب ڈرائیونگ سرکٹ کا انتخاب کریں۔

ایک اچھے MOSFET ڈرائیور سرکٹ میں درج ذیل تقاضے ہوتے ہیں:

(1) جب سوئچ آن کیا جاتا ہے، تو ڈرائیو سرکٹ کو کافی بڑا چارج کرنٹ فراہم کرنے کے قابل ہونا چاہیے تاکہ MOSFET کے گیٹ اور سورس کے درمیان وولٹیج کو مطلوبہ قدر تک تیزی سے بڑھایا جا سکے، تاکہ اس بات کو یقینی بنایا جا سکے کہ سوئچ تیزی سے آن ہو گیا اور ابھرتے ہوئے کنارے کی کوئی ہائی فریکوئنسی دولن نہیں ہے۔

(2) ڈرائیو سرکٹ اس بات کو یقینی بنا سکتا ہے کہ گیٹ اور MOSFET کے ماخذ کے درمیان وولٹیج مستحکم رہے اور سوئچ آن کی مدت کے دوران قابل اعتماد طریقے سے آن ہو۔

(3) ٹرن آف کے وقت ڈرائیو سرکٹ گیٹ اور MOSFET کے ماخذ کے درمیان کیپسیٹر وولٹیج کے تیزی سے خارج ہونے کے لیے سب سے کم ممکنہ رکاوٹ کے ساتھ راستہ فراہم کر سکتا ہے، تاکہ اس بات کو یقینی بنایا جا سکے کہ سوئچ ٹیوب تیزی سے بند کر دیا.

(4) ڈرائیونگ سرکٹ کا ڈھانچہ آسان اور قابل اعتماد ہے ، اور نقصان چھوٹا ہے۔

(5) صورتحال کے مطابق تنہائی کا اطلاق کریں۔

کیا MOS ٹیوبیں اور IGBT ڈرائیو سرکٹس وولٹیج یا کرنٹ چلاتے ہیں؟

MOS ٹیوبیں اور IDBTs دونوں وولٹیج سے چلنے والے اجزاء ہیں۔ یعنی گیٹ وولٹیج ڈرین یا کلیکٹر کرنٹ کو کنٹرول کرتا ہے۔