MOS فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر (FET) ایک قسم کا سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے جو فیلڈ ایفیکٹ کے اصول پر کام کرتا ہے۔ عام دوئبرووی ٹرانزسٹرز کے مقابلے میں، FET میں اعلی ان پٹ رکاوٹ، کم شور، بڑی متحرک رینج، کم بجلی کی کھپت اور آسان انضمام کی خصوصیات ہیں، اور اسے وسیع پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔

SLKOR MOSFET

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز کی کئی قسمیں ہیں، جو بنیادی طور پر جنکشن فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز اور انسولیٹڈ گیٹ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز میں تقسیم ہیں۔ ان سب کے پاس این چینل اور پی چینل ہے۔

گیٹ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کو میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر (MOSFET) بھی کہا جاتا ہے، جسے ڈیپلیشن ٹائپ ایم او ایس ٹرانزسٹر اور اینہانسمنٹ ٹائپ ایم او ایس ٹرانزسٹر میں تقسیم کیا جاتا ہے۔

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز کو سنگل گیٹ ٹرانزسٹر اور ڈبل گیٹ ٹرانزسٹر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ ڈبل گیٹ FET میں دو آزاد گیٹ G1 اور G2 ہیں، جو ساختی طور پر سیریز میں جڑے ہوئے دو سنگل گیٹ FET کے برابر ہیں، اور اس کے آؤٹ پٹ کرنٹ کی تبدیلی کو دو گیٹ وولٹیجز سے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ ڈبل گیٹ ایف ای ٹی کی یہ خصوصیت اس وقت بڑی سہولت لائے گی جب اسے ہائی فریکوئنسی ایمپلیفائر، گین کنٹرولڈ ایمپلیفائر، مکسر اور ڈیموڈولیٹر کے طور پر استعمال کیا جائے گا۔

1. ایم او ایس ٹیوبوں کی اقسام اور ساخت

MOSFET FET کی ایک قسم ہے (دوسرا JFET ہے)، جسے بڑھانے یا کمی کی قسم، P-channel یا N-چینل میں بنایا جا سکتا ہے۔ تاہم، نظریاتی ایپلی کیشن کو صرف اینہانسمنٹ ٹائپ این-چینل ایم او ایس ٹرانجسٹر اور اینہانسمنٹ ٹائپ پی-چینل ایم او ایس ٹرانزسٹر کی ضرورت ہے، اس لیے عام طور پر این ایم او ایس یا پی ایم او ایس کا ذکر کیا جاتا ہے۔ جہاں تک ڈیپلیشن ایم او ایس ٹرانجسٹر کیوں استعمال نہیں کیے جاتے ہیں، یہ معلوم کرنے کی سفارش نہیں کی جاتی ہے۔ جہاں تک ان دو بڑھانے والے MOS ٹرانزسٹرز کا تعلق ہے، NMOS عام طور پر استعمال ہوتا ہے۔ وجہ یہ ہے کہ آن مزاحمت کم ہے اور اسے تیار کرنا 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 بھی اہم بٹ ہے۔ ایم او ایس ٹرانزسٹر کے تین پنوں کے درمیان طفیلی گنجائش ہے، جس کی ہمیں ضرورت نہیں ہے، لیکن مینوفیکچرنگ کے عمل کی محدودیت کی وجہ سے۔ طفیلی اہلیت کا وجود ڈرائیونگ سرکٹ کے ڈیزائن یا انتخاب کو آسان بناتا ہے، لیکن اس سے بچنے کا کوئی طریقہ نہیں ہے، جس کی تفصیل بعد میں بیان کی جائے گی۔ یہ MOS ٹرانزسٹر کے اسکیمیٹک ڈایاگرام میں دیکھا جا سکتا ہے کہ ڈرین اور سورس کے درمیان ایک طفیلی ڈائیوڈ موجود ہے۔ یہ ڈایڈڈ ایک معقول بوجھ چلانے کے وقت بہت اہم ہے۔ اتفاق سے، باڈی ڈائیوڈ صرف ایک دھاتی آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر ٹرانزسٹر میں موجود ہوتا ہے، جو عام طور پر مربوط سرکٹ چپس میں نہیں پایا جاتا۔

2. MOSFET کی ترسیل کی خصوصیات

آن کا مطلب ہے کہ، بطور سوئچ، یہ سوئچ بند ہونے کے برابر ہے۔ NMOS کی خصوصیات، جب Vgs ایک خاص قدر سے زیادہ ہو گا، تو یہ آن ہو جائے گا، جو اس معاملے کے لیے موزوں ہے جہاں سورس گراؤنڈ ہو (لو سائیڈ ڈرائیونگ)، جب تک کہ گیٹ وولٹیج 4V یا 10V تک پہنچ جائے۔ PMOS کی خصوصیات، جب Vgs ایک خاص قدر سے کم ہو گا، تو یہ آن ہو جائے گا، جو سورس کنکشن VCC (ہائی سائیڈ ڈرائیو) کے لیے موزوں ہے۔ تاہم، اگرچہ PMOS کو ایک اعلیٰ درجے کے ڈرائیور کے طور پر آسانی سے استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن NMOS کو عام طور پر اعلیٰ درجے کے ڈرائیور کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ اس کی زیادہ مزاحمت، زیادہ قیمت اور AC کی چند اقسام ہیں۔3۔ میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر سوئچ ٹیوب

3. MOSFET سوئچ 

اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ نقصان NMOS ہے یا PMOS، ترسیل کے بعد ایک آن-مزاحمت ہوتی ہے، اس لیے کرنٹ اس مزاحمت پر توانائی استعمال کرے گا، جسے آن لاس کہتے ہیں نقصان کو کم کرنے کے لیے کم مزاحمت کے ساتھ MOS ٹرانزسٹر کا انتخاب کریں۔ عام طور پر، کم طاقت والی MOS ٹیوبوں کی آن ریزسٹنس تقریباً دسیوں ملی اوہمس ہوتی ہے، اور ان میں سے کچھ چند ملی اوم میں آن اور آف ہو جاتی ہیں۔ MOS فوری طور پر مکمل نہیں ہونا چاہیے۔ MOS کے دونوں سروں پر وولٹیج کم ہو جاتا ہے اور کرنٹ بڑھ جاتا ہے۔ اس مدت کے دوران، MOS ٹرانزسٹر کا نقصان وولٹیج اور کرنٹ کی پیداوار ہے، جسے سوئچنگ نقصان کہا جاتا ہے۔ عام طور پر، سوئچنگ کا نقصان ترسیل کے نقصان سے کہیں زیادہ ہوتا ہے، اور سوئچنگ فریکوئنسی جتنی تیز ہوگی، اتنا ہی زیادہ نقصان ہوتا ہے۔ فوری وولٹیج اور کرنٹ کی پیداوار بہت بڑی ہے، اور اس کے نتیجے میں ہونے والا نقصان بھی بہت بڑا ہے۔ سوئچنگ کے وقت کو کم کرنے سے ہر ترسیل کا وقت کم ہو سکتا ہے۔ سوئچنگ فریکوئنسی کے نقصان میں کمی فی یونٹ وقت میں سوئچنگ کے اوقات کو کم کر سکتی ہے۔ دونوں طریقے سوئچنگ کے نقصان کو کم کر سکتے ہیں۔

4. MOSFET ڈرائیونگ

دوئبرووی ٹرانجسٹروں کے مقابلے میں، عام طور پر یہ خیال کیا جاتا ہے کہ MOS ٹرانزسٹروں کو ترسیل کے لیے کرنٹ کی ضرورت نہیں ہوتی، لیکن صرف ایک خاص قدر سے زیادہ GS وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ کرنا آسان ہے، لیکن ہمیں ابھی بھی رفتار کی ضرورت ہے۔ MOS ٹرانزسٹر کی ساخت میں، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ GS اور GD کے درمیان طفیلی صلاحیت موجود ہے۔ نظریاتی طور پر، ایم او ایس ٹرانزسٹر کی ڈرائیونگ کیپیسیٹینس کو چارج اور ڈسچارج کرنا ہے۔ کیپسیٹر کو چارج کرنے کے لیے کرنٹ کی ضرورت ہے۔ چونکہ چارجنگ کے وقت کیپسیٹر کو شارٹ سرکٹ سمجھا جا سکتا ہے، اس لیے فوری کرنٹ نسبتاً بڑا ہو گا۔

ایم او ایس ٹرانزسٹر ڈرائیورز کا انتخاب/ڈیزائن کرتے وقت، سب سے پہلی چیز جس پر توجہ دینا ہے وہ ہے فوری شارٹ سرکٹ کرنٹ۔ دوسرا نوٹ یہ ہے کہ عام طور پر ہائی سائیڈ ڈرائیونگ میں استعمال ہونے والے NMOS کے لیے ضروری ہوتا ہے کہ گیٹ وولٹیج جب اسے آن کیا جائے تو وہ سورس وولٹیج سے زیادہ ہو۔ دوسری طرف، ہائی سائیڈ ڈرائیونگ MOS ٹرانزسٹر کا سورس وولٹیج اور ڈرین وولٹیج (VCC) ایک جیسے ہیں، لہذا گیٹ وولٹیج VCC سے 4V یا 10V زیادہ ہے۔ فرض کریں کہ اسی نظام میں، VCC سے بڑا وولٹیج حاصل کرنے کے لیے، ایک خاص بوسٹ سرکٹ کی ضرورت ہے۔ بہت سے موٹر ڈرائیور چارج پمپ کے ساتھ مربوط ہوتے ہیں۔ واضح رہے کہ دھاتی آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر ٹرانزسٹر کو چلانے کے لیے کافی شارٹ سرکٹ کرنٹ حاصل کرنے کے لیے ایک مناسب بیرونی کپیسیٹر کا انتخاب کیا جانا چاہیے۔ مذکورہ بالا 4V یا 10V عام MOS ٹرانزسٹروں کا ٹرن آن وولٹیج ہے، اس لیے ڈیزائن میں یقینی طور پر کچھ مارجن ہے۔ اس کے علاوہ، وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، ترسیل کی رفتار اتنی ہی تیز ہوگی اور ترسیل کی مزاحمت اتنی ہی کم ہوگی۔ کم ترسیل وولٹیج والی MOS ٹیوبیں ہمیشہ مختلف کیٹیگریز میں استعمال ہوتی ہیں، لیکن 12V آٹوموٹیو الیکٹرانک سسٹمز میں، عام 4v کنڈکشن کافی ہے۔

MOS ٹیوب کے اہم پیرامیٹرز مندرجہ ذیل ہیں:

1. گیٹ سورس بریک ڈاؤن وولٹیج BVGS-VGS جب گیٹ کرنٹ IG صفر سے تیزی سے بڑھتا ہے تو گیٹ سورس وولٹیج بڑھ جاتا ہے، جسے گیٹ سورس بریک ڈاؤن وولٹیج BVGS کہا جاتا ہے۔

2. ٹرننگ آن وولٹیج VT- ٹرننگ آن وولٹیج (جسے تھریشولڈ وولٹیج بھی کہا جاتا ہے): سورس S اور ڈرین D کے درمیان شروع ہونے والا اختتام ایک کنڈکٹنگ چینل بناتا ہے۔ معیاری N-چینل MOS ٹرانزسٹر کا مطلوبہ گیٹ وولٹیج تقریباً 3 ~ 6V- ہے۔- عمل میں بہتری کے بعد MOS ٹرانزسٹر کی VT ویلیو کو 2 ~ 3V تک کم کیا جا سکتا ہے۔

3. ڈرین سورس بریک ڈاون وولٹیج BVDS- VGS=0 کی حالت کے تحت، VDS کو اس عمل میں ڈرین سورس بریک ڈاؤن وولٹیج BVDS-ID کہا جاتا ہے جب ID تیزی سے بڑھنا شروع کر دیتی ہے۔ ترقی کی دو وجوہات ہیں:

(1) نالے کے بائیں جانب کے قریب ڈیپلیشن پرت کا برفانی تودہ ٹوٹنا۔

(2) ڈرین سورس پنچ تھرو بریک ڈاؤن-کچھ MOS میں، چینل کی لمبائی چھوٹی ہے۔ وقتاً فوقتاً VDS میں اضافہ کرنے سے نالیوں کی کمی کی تہہ وقتاً فوقتاً ماخذ کے علاقے تک پھیل جائے گی، جس سے چینل کی لمبائی صفر ہو جائے گی، یعنی ڈرین سورس پنچ تھرو۔ پنچ تھرو کے بعد، سورس ریجن میں زیادہ تر کیریئرز ڈیپلیشن لیئر میں برقی فیلڈ سے براہ راست جذب ہو جائیں گے اور ڈرین ریجن تک پہنچ جائیں گے، جس کے نتیجے میں ایک بڑی ID۔4۔ کی خصوصیت

4. DC ان پٹ ریزسٹنس RGS- یعنی گیٹ اور سورس سے گیٹ کرنٹ کے درمیان لگائی جانے والی وولٹیج کا تناسب- بعض اوقات میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر ٹرانزسٹر کے گیٹ RGS سے بہنے والے گیٹ کرنٹ سے ظاہر ہوتا ہے، جو آسانی سے 1010.5 سے تجاوز کر جاتا ہے۔ کم فریکوئنسی ٹرانس کنڈکٹنس GM- اس شرط کے تحت کہ VDS ایک فکسڈ ویلیو ہے، ڈرین کرنٹ کے مائیکرو ویری ایبل کا گیٹ سورس وولٹیج کے مائیکرو متغیر سے تناسب جو اس تبدیلی کا سبب بنتا ہے ٹرانس کنڈکٹنس کہلاتا ہے-GM کنٹرول کی صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔ کرنٹ کو نکالنے کے لیے گیٹ سورس وولٹیج- یہ MOS ٹرانجسٹرز کی ایمپلیفیکیشن کی صلاحیت کو نمایاں کرنے کے لیے ایک اہم پیرامیٹر ہے- عام طور پر کئی Ma/V کی حد میں۔