ವರ್ಧಿತ ಪ್ಯಾಕೇಜ್ MOSFET ಗಳು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ

ಸುತ್ತುವರಿದ MOSFET ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಪವರ್ ಸಪ್ಲೈ ಅಥವಾ ಮೋಟಾರ್ ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವಾಗ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಜನರು MOS ನ ಪ್ರತಿರೋಧ, ಗರಿಷ್ಠ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ಇತ್ಯಾದಿ, ಗರಿಷ್ಠ ವಿದ್ಯುತ್, ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತಾರೆ ಮತ್ತು ಈ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಪರಿಗಣಿಸುವ ಅನೇಕರು ಇದ್ದಾರೆ. ಅಂತಹ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಅವು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಔಪಚಾರಿಕ ಉತ್ಪನ್ನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಾಗಿ ಅನುಮತಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

ಕೆಳಗಿನವು MOSFET ನ ಮೂಲಭೂತ ಅಂಶಗಳ ಸ್ವಲ್ಪ ಸಾರಾಂಶವಾಗಿದೆ ಮತ್ತುMOSFETಡ್ರೈವರ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು, ನಾನು ಹಲವಾರು ಮೂಲಗಳನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖಿಸುತ್ತೇನೆ, ಎಲ್ಲಾ ಮೂಲವಲ್ಲ. MOSFET ಗಳು, ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಡ್ರೈವ್ ಮತ್ತು ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ಪರಿಚಯವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ. ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ MOSFET ವಿಧಗಳು ಮತ್ತು ಜಂಕ್ಷನ್ MOSFET ಒಂದು FET (ಮತ್ತೊಂದು JFET), ವರ್ಧಿತ ಅಥವಾ ಸವಕಳಿ ಪ್ರಕಾರ, P-ಚಾನೆಲ್ ಅಥವಾ N-ಚಾನೆಲ್ ಒಟ್ಟು ನಾಲ್ಕು ಪ್ರಕಾರಗಳಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ವರ್ಧಿತ N-ಚಾನೆಲ್ MOSFET ಮತ್ತು ವರ್ಧಿತ P ನ ವಾಸ್ತವಿಕ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ -ಚಾನೆಲ್ MOSFET, ಆದ್ದರಿಂದ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ NMOS ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಥವಾ PMOS ಈ ಎರಡು ಪ್ರಕಾರಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಸವಕಳಿ ಪ್ರಕಾರದ MOSFET ಗಳನ್ನು ಏಕೆ ಬಳಸಬಾರದು ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು, ಅದರ ಕೆಳಭಾಗಕ್ಕೆ ಹೋಗಲು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಎರಡು ವಿಧದ ವರ್ಧನೆಯ MOSFET ಗಳಿಗೆ, NMOS ಅನ್ನು ಅದರ ಕಡಿಮೆ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಮತ್ತು ತಯಾರಿಕೆಯ ಸುಲಭತೆಯಿಂದಾಗಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ಮತ್ತು ಮೋಟಾರ್ ಡ್ರೈವ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದು, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ NMOS ಅನ್ನು ಬಳಸಿ. ಕೆಳಗಿನ ಪರಿಚಯ, ಆದರೆ ಇನ್ನಷ್ಟುNMOS-ಆಧಾರಿತ.

MOSFET ಗಳು ಮೂರು ಪಿನ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಪರಾವಲಂಬಿ ಧಾರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಇದು ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮಿತಿಗಳಿಂದಾಗಿ. ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನ ವಿನ್ಯಾಸ ಅಥವಾ ಆಯ್ಕೆಯಲ್ಲಿ ಪರಾವಲಂಬಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಸ್ತಿತ್ವವು ಕೆಲವು ತೊಂದರೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತಪ್ಪಿಸಲು ಯಾವುದೇ ಮಾರ್ಗವಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ನಂತರ ವಿವರವಾಗಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. MOSFET ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್‌ನಲ್ಲಿ ನೀವು ನೋಡುವಂತೆ, ಡ್ರೈನ್ ಮತ್ತು ಮೂಲದ ನಡುವೆ ಪರಾವಲಂಬಿ ಡಯೋಡ್ ಇದೆ.

ಇದನ್ನು ಬಾಡಿ ಡಯೋಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೋಟಾರ್‌ಗಳಂತಹ ಅನುಗಮನದ ಹೊರೆಗಳನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುವಲ್ಲಿ ಇದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ಮೂಲಕ, ದೇಹದ ಡಯೋಡ್ ವೈಯಕ್ತಿಕವಾಗಿ ಮಾತ್ರ ಇರುತ್ತದೆMOSFET ಗಳುಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಚಿಪ್ ಒಳಗೆ ಇರುವುದಿಲ್ಲ.ಮಾಸ್ಫೆಟ್ ಆನ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳುಆನ್ ಎಂದರೆ ಸ್ವಿಚ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದು, ಇದು ಸ್ವಿಚ್ ಮುಚ್ಚುವಿಕೆಗೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ.

NMOS ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ Vgs ನಡೆಸುತ್ತದೆ, ಮೂಲವು 4V ಅಥವಾ 10V ನ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಇರುವವರೆಗೆ (ಲೋ-ಎಂಡ್ ಡ್ರೈವ್) ಬಳಕೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. PMOS ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ Vgs ನಡೆಸುತ್ತದೆ, ಮೂಲವು VCC ಗೆ (ಹೈ-ಎಂಡ್ ಡ್ರೈವ್) ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡಾಗ ಬಳಕೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, PMOS ಅನ್ನು ಹೈ ಎಂಡ್ ಡ್ರೈವರ್ ಆಗಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದಾದರೂ, ದೊಡ್ಡ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್, ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಲೆ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಬದಲಿ ಪ್ರಕಾರಗಳಿಂದಾಗಿ NMOS ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉನ್ನತ ಮಟ್ಟದ ಡ್ರೈವರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

MOSFET ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಟ್ಯೂಬ್ ನಷ್ಟವನ್ನು ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ ಮಾಡುವುದು, ಅದು NMOS ಅಥವಾ PMOS ಆಗಿರಲಿ, ವಹನದ ನಂತರ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಈ ಪ್ರತಿರೋಧದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಸೇವಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಈ ಭಾಗವನ್ನು ವಹನ ನಷ್ಟ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಣ್ಣ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ MOSFET ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ವಹನ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ, ಸಣ್ಣ ಶಕ್ತಿ MOSFET ನ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹತ್ತಾರು ಮಿಲಿಯೋಮ್‌ಗಳಷ್ಟಿದೆ, ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಮಿಲಿಯೋಮ್‌ಗಳು ಸಹ ಲಭ್ಯವಿವೆ. MOS ಅನ್ನು ನಡೆಸಿದಾಗ ಮತ್ತು ಕಡಿತಗೊಳಿಸಿದಾಗ ಒಂದು ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ಪೂರ್ಣಗೊಳ್ಳಬಾರದು. MOS ನ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಒಂದು ಕಡಿಮೆಯಾಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ, ಮತ್ತು ಅದರ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ಪ್ರವಾಹವು ಹೆಚ್ಚಾಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಈ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, MOSFET ನಷ್ಟವು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟವು ವಹನ ನಷ್ಟಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ವೇಗವಾಗಿ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನ, ದೊಡ್ಡ ನಷ್ಟ. ವಹನದ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ಉತ್ಪನ್ನವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ, ಇದು ದೊಡ್ಡ ನಷ್ಟಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಸಮಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ವಹನದಲ್ಲಿ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ; ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ಯುನಿಟ್ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಸ್ವಿಚ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ವಹನದ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ಉತ್ಪನ್ನವು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ನಷ್ಟವೂ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ. ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಸಮಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ವಹನದಲ್ಲಿ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು; ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ಯುನಿಟ್ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಸ್ವಿಚ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಈ ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಡ್ರೈವಿಂಗ್ ಬೈಪೋಲಾರ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, GS ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವವರೆಗೆ ಪ್ಯಾಕೇಜ್ ಮಾಡಲಾದ MOSFET ಅನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಲು ಯಾವುದೇ ಕರೆಂಟ್ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನಂಬಲಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಮಾಡುವುದು ಸುಲಭ, ಆದಾಗ್ಯೂ, ನಮಗೆ ವೇಗವೂ ಬೇಕು. ಸುತ್ತುವರಿದ MOSFET ನ ರಚನೆಯು GS, GD ನಡುವಿನ ಪರಾವಲಂಬಿ ಧಾರಣಶಕ್ತಿಯ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು MOSFET ನ ಚಾಲನೆಯು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿದೆ. ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲು ಕರೆಂಟ್ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ತಕ್ಷಣವೇ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ಕಾಣಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ತತ್ಕ್ಷಣದ ಪ್ರವಾಹವು ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತದೆ. MOSFET ಡ್ರೈವರ್ ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆಮಾಡುವಾಗ/ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವಾಗ ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಮೊದಲ ವಿಷಯವೆಂದರೆ ಒದಗಿಸಬಹುದಾದ ತತ್ಕ್ಷಣದ ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಪ್ರವಾಹದ ಗಾತ್ರ.

ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಎರಡನೆಯ ವಿಷಯವೆಂದರೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉನ್ನತ-ಮಟ್ಟದ ಡ್ರೈವ್ NMOS ನಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆನ್-ಟೈಮ್ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನದಾಗಿರಬೇಕು. ಹೈ-ಎಂಡ್ ಡ್ರೈವ್ MOSFET ವಹನದ ಮೂಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಡ್ರೈನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (VCC) ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ VCC 4 V ಅಥವಾ 10 V ಗಿಂತ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್. ಅದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಇದ್ದರೆ, VCC ಗಿಂತ ದೊಡ್ಡ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪಡೆಯಲು, ನಾವು ಪರಿಣತಿ ಹೊಂದಿರಬೇಕು ವರ್ಧಿಸುವ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು. ಅನೇಕ ಮೋಟಾರು ಚಾಲಕರು ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪಂಪ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ, MOSFET ಅನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಕರೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲು ನೀವು ಸೂಕ್ತವಾದ ಬಾಹ್ಯ ಧಾರಣವನ್ನು ಆರಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕು ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ. 4V ಅಥವಾ 10V ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ MOSFET ನ ಆನ್-ಸ್ಟೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಸಹಜವಾಗಿ, ವಿನ್ಯಾಸವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಂಚು ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ವೇಗವಾಗಿ ಆನ್-ಸ್ಟೇಟ್ ವೇಗ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಆನ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧ. ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ, ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಚಿಕ್ಕದಾದ ಆನ್-ಸ್ಟೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನೊಂದಿಗೆ MOSFET ಗಳು ಇವೆ, ಆದರೆ 12V ಆಟೋಮೋಟಿವ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ಗಳಲ್ಲಿ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 4V ಆನ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಸಾಕಾಗುತ್ತದೆ.MOSFET ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮತ್ತು ಅದರ ನಷ್ಟ.