N-ಚಾನೆಲ್ ವರ್ಧನೆ ಮೋಡ್ MOSFET ನ ಕಾರ್ಯ ತತ್ವ

(1) ID ಮತ್ತು ಚಾನಲ್‌ನಲ್ಲಿ vGS ನ ನಿಯಂತ್ರಣ ಪರಿಣಾಮ

① vGS=0 ಪ್ರಕರಣ

ಡ್ರೈನ್ ಡಿ ಮತ್ತು ವರ್ಧನೆ-ಮೋಡ್‌ನ ಮೂಲಗಳ ನಡುವೆ ಎರಡು ಬ್ಯಾಕ್-ಟು-ಬ್ಯಾಕ್ PN ಜಂಕ್ಷನ್‌ಗಳಿವೆ ಎಂದು ನೋಡಬಹುದು.MOSFET.

ಗೇಟ್-ಸೋರ್ಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ vGS=0, ಡ್ರೈನ್-ಸೋರ್ಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ vDS ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಿದರೂ, ಮತ್ತು vDS ನ ಧ್ರುವೀಯತೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆಯೇ, ರಿವರ್ಸ್ ಪಕ್ಷಪಾತ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಯಾವಾಗಲೂ PN ಜಂಕ್ಷನ್ ಇರುತ್ತದೆ. ಡ್ರೈನ್ ಮತ್ತು ಮೂಲದ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ಇಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಡ್ರೈನ್ ಕರೆಂಟ್ ID≈0.

② vGS>0 ಪ್ರಕರಣ

vGS>0 ಆಗಿದ್ದರೆ, ಗೇಟ್ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರದ ನಡುವಿನ SiO2 ಇನ್ಸುಲೇಟಿಂಗ್ ಲೇಯರ್‌ನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ದಿಕ್ಕು ಗೇಟ್‌ನಿಂದ ಅರೆವಾಹಕ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ನಿರ್ದೇಶಿಸಿದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತದೆ. ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುವ ರಂಧ್ರಗಳು: ಗೇಟ್‌ನ ಸಮೀಪವಿರುವ ಪಿ-ಟೈಪ್ ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿನ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸವಕಳಿ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಚಲಿಸಲಾಗದ ಸ್ವೀಕಾರಕ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು (ಋಣಾತ್ಮಕ ಅಯಾನುಗಳು) ಬಿಡುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸಿ: ಪಿ-ಟೈಪ್ ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು (ಅಲ್ಪಸಂಖ್ಯಾತ ವಾಹಕಗಳು) ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಆಕರ್ಷಿತವಾಗುತ್ತವೆ.

(2) ವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ರಚನೆ:

vGS ಮೌಲ್ಯವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಬಲವಾಗಿರದಿದ್ದಾಗ, ಡ್ರೈನ್ ಮತ್ತು ಮೂಲದ ನಡುವೆ ಇನ್ನೂ ಯಾವುದೇ ವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ಇಲ್ಲ. vGS ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, P ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈ ಪದರಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಆಕರ್ಷಿತವಾಗುತ್ತವೆ. vGS ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ, ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಗೇಟ್ ಬಳಿ P ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ N- ಮಾದರಿಯ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಎರಡು N+ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದ್ದು, ಡ್ರೈನ್ ಮತ್ತು ಮೂಲದ ನಡುವೆ N- ಮಾದರಿಯ ವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಇದರ ವಾಹಕತೆಯ ಪ್ರಕಾರವು P ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದನ್ನು ವಿಲೋಮ ಪದರ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ದೊಡ್ಡದಾದ vGS, ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಹೆಚ್ಚು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು P ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಆಕರ್ಷಿತವಾಗುತ್ತವೆ, ವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ದಪ್ಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಾನಲ್ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಚಾನಲ್ ರೂಪಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದಾಗ ಗೇಟ್-ಮೂಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಟರ್ನ್-ಆನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು VT ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.

ದಿಎನ್-ಚಾನೆಲ್ MOSFETಮೇಲೆ ಚರ್ಚಿಸಿದ vGS <VT, ಮತ್ತು ಟ್ಯೂಬ್ ಕಟ್-ಆಫ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದ್ದಾಗ ವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. vGS≥VT ಇದ್ದಾಗ ಮಾತ್ರ ಚಾನಲ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು. ಈ ರೀತಿಯMOSFETvGS≥VT ಅನ್ನು ವರ್ಧನೆ-ಮೋಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯುವಾಗ ಅದು ವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಬೇಕುMOSFET. ಚಾನಲ್ ರೂಪುಗೊಂಡ ನಂತರ, ಡ್ರೈನ್ ಮತ್ತು ಮೂಲದ ನಡುವೆ ಫಾರ್ವರ್ಡ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ vDS ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ ಡ್ರೈನ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ID ಯ ಮೇಲೆ vDS ನ ಪ್ರಭಾವ, vGS>VT ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯವಾಗಿದ್ದಾಗ, ವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ID ಯಲ್ಲಿ ಡ್ರೈನ್-ಸೋರ್ಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ vDS ಪ್ರಭಾವವು ಜಂಕ್ಷನ್ ಫೀಲ್ಡ್ ಎಫೆಕ್ಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಚಾನಲ್‌ನ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಡ್ರೈನ್ ಕರೆಂಟ್ ಐಡಿಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡ್ರಾಪ್ ಚಾನಲ್‌ನಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಬಿಂದು ಮತ್ತು ಗೇಟ್‌ನ ನಡುವಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳನ್ನು ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಮೂಲಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಚಾನಲ್ ದಪ್ಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಡ್ರೈನ್ ತುದಿಯಲ್ಲಿರುವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಅದರ ಮೌಲ್ಯವು VGD=vGS-vDS ಆಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಚಾನಲ್ ಇಲ್ಲಿ ತೆಳ್ಳಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ವಿಡಿಎಸ್ ಚಿಕ್ಕದಾದಾಗ (ವಿಡಿಎಸ್