பார்வைகள்: 0 ஆசிரியர்: தள ஆசிரியர் வெளியிடும் நேரம்: 2025-11-06 தோற்றம்: தளம்
மெட்டல்-ஆக்சைடு-செமிகண்டக்டர் ஃபீல்ட்-எஃபெக்ட் டிரான்சிஸ்டர் (MOSFET) நவீன மின்னணு அமைப்புகளில் மிகவும் முக்கியமான கூறுகளில் ஒன்றாகும். ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகள் முதல் மின்சார வாகனங்கள், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன் அமைப்புகள் வரை கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு டிஜிட்டல் மற்றும் பவர் கண்ட்ரோல் சர்க்யூட்டின் மையத்திலும் இது அமைந்துள்ளது.
பொறியாளர்கள் பெரும்பாலும் MOSFET ஐ 'பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸின் இதயம்' என்று விவரிக்கிறார்கள், அதன் செயல்திறன், வேகம் மற்றும் குறைந்த ஆற்றல் இழப்புடன் மின் சமிக்ஞைகளை மாற்றும் அல்லது பெருக்கும் திறன் ஆகியவற்றிற்கு நன்றி. மின்னணு வடிவமைப்பு அல்லது ஆராய்ச்சியில் ஈடுபடும் எவருக்கும் அதன் செயல்பாட்டுக் கொள்கையைப் புரிந்துகொள்வது அடிப்படை.
எனவே, MOSFET இன் செயல்பாட்டுக் கொள்கை என்ன? எளிமையான சொற்களில், ஒரு MOSFET ஆனது மின்னழுத்த-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சுவிட்ச் அல்லது பெருக்கியாக செயல்படுகிறது, இது இரண்டு முனையங்களுக்கு இடையேயான மின்னோட்டத்தை-மூலம் மற்றும் வடிகால்-கேட் முனையத்தில் மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் கட்டுப்படுத்துகிறது. அதன் தனித்துவமான அமைப்பு மற்றும் செயல்பாடு மாறுதல் வேகம், செயல்திறன் மற்றும் அளவிடுதல் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் பாரம்பரிய டிரான்சிஸ்டர்களை விட சிறந்ததாக ஆக்குகிறது.
இந்த கட்டுரை MOSFET களின் கட்டமைப்பு, இயக்க முறைகள் மற்றும் நடத்தை, அவை எவ்வாறு செயல்படுகின்றன, மின்னோட்டத்தை எவ்வாறு கட்டுப்படுத்துகின்றன மற்றும் அனலாக் மற்றும் டிஜிட்டல் சர்க்யூட்களில் அவை ஏன் அவசியம் என்பதை ஆராய்கிறது.
ஏMOSFET அதன் செயல்பாட்டில் தனித்துவமான பாத்திரங்களை வகிக்கும் நான்கு முனையங்களைக் கொண்டுள்ளது:
முனையம் |
சின்னம் |
செயல்பாடு |
வாயில் |
ஜி |
மின்சார புலத்தை உருவாக்குவதன் மூலம் மின்னோட்டத்தின் ஓட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது |
ஆதாரம் |
எஸ் |
சார்ஜ் கேரியர்களுக்கான நுழைவுப் புள்ளி (எலக்ட்ரான்கள் அல்லது துளைகள்) |
வாய்க்கால் |
டி |
சார்ஜ் கேரியர்களுக்கான வெளியேறும் புள்ளி |
உடல்/அடி மூலக்கூறு |
பி |
சாதனத்தின் நடத்தையை பாதிக்கும் அடிப்படை குறைக்கடத்தி பொருள் |
வாயில் ஒரு மெல்லிய இன்சுலேடிங் ஆக்சைடு அடுக்கு மூலம் சேனலில் இருந்து பிரிக்கப்படுகிறது, பொதுவாக சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO₂) ஆனது. இந்த காப்பு வாசலில் நேரடி மின்னோட்டத்தை தடுக்கிறது, MOSFET களுக்கு மிக அதிக உள்ளீடு மின்மறுப்பை அளிக்கிறது-அவற்றின் மிகவும் விரும்பத்தக்க அம்சங்களில் ஒன்றாகும்.
MOSFETகள் அவற்றின் குறைக்கடத்தி சேனலின் அடிப்படையில் இரண்டு முக்கிய வகைகளில் வருகின்றன:
வகை |
சார்ஜ் கேரியர்கள் |
கடத்தலுக்கு கேட் மின்னழுத்தம் தேவை |
பொதுவான பயன்பாடு |
என்-சேனல் |
எலக்ட்ரான்கள் (எதிர்மறை கட்டணம்) |
மூலத்துடன் தொடர்புடைய நேர்மறை கேட் மின்னழுத்தம் |
பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ், அதிவேக மாறுதல் |
பி-சேனல் |
துளைகள் (நேர்மறை கட்டணம்) |
மூலத்துடன் தொடர்புடைய எதிர்மறை கேட் மின்னழுத்தம் |
குறைந்த பக்க மாறுதல், நிரப்பு சுற்றுகள் |
N-channel MOSFETகள் பொதுவாக வேகமானவை மற்றும் திறமையானவை, ஏனெனில் எலக்ட்ரான்கள் துளைகளை விட வேகமாக நகரும், இதன் விளைவாக குறைந்த எதிர்ப்பு மற்றும் அதிக கடத்துத்திறன் ஏற்படுகிறது.
MOSFETகள் அவற்றின் செயல்பாட்டு முறையால் மேலும் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன:
பயன்முறை |
இயல்புநிலை (கேட் மின்னழுத்தம் இல்லை) |
நடத்தை |
பொதுவான பயன்பாடு |
மேம்படுத்தல் |
முடக்கப்பட்டுள்ளது |
சேனலை உருவாக்க கேட் மின்னழுத்தம் தேவை |
பயன்பாடுகளை மாற்றுகிறது |
குறைதல் |
ஆன் |
கேட் மின்னழுத்தம் சேனல் கடத்துத்திறனைக் குறைக்கிறது |
அனலாக் சுற்றுகள், சார்பு நெட்வொர்க்குகள் |
நவீன எலக்ட்ரானிக்ஸில் பயன்படுத்தப்படும் பெரும்பாலான MOSFETகள் மேம்படுத்தல் பயன்முறையாகும், அதாவது அவற்றை இயக்குவதற்கு கேட்-டு-சோர்ஸ் மின்னழுத்தம் (Vgs) தேவைப்படுகிறது.
MOSFET இன் செயல்பாட்டுக் கொள்கையைப் புரிந்துகொள்வது அதன் மின் பண்புகளை பகுப்பாய்வு செய்வதை உள்ளடக்கியது, இது மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்திற்கு எவ்வாறு பதிலளிக்கிறது என்பதை தீர்மானிக்கிறது.
அளவுரு |
விளக்கம் |
முக்கியத்துவம் |
வாசல் மின்னழுத்தம் (Vth) |
ஒரு கடத்தும் சேனலை உருவாக்க குறைந்தபட்ச கேட் மின்னழுத்தம் தேவைப்படுகிறது |
ஆன்/ஆஃப் நடத்தையை வரையறுக்கிறது |
வடிகால்-மூல எதிர்ப்பு (Rds(on)) |
MOSFET இயக்கத்தில் இருக்கும் போது எதிர்ப்பு |
கடத்தல் இழப்புகளை தீர்மானிக்கிறது |
கேட் கொள்ளளவு (Cg) |
கேட் மற்றும் சேனல் இடையே கொள்ளளவு |
மாறுதல் வேகத்தை பாதிக்கிறது |
கடத்தல் (கிராம்) |
கேட் மின்னழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு வடிகால் மின்னோட்டத்தில் மாற்றம் |
பெருக்க திறனை அளவிடுகிறது |
முறிவு மின்னழுத்தம் (Vds(அதிகபட்சம்)) |
சேதத்திற்கு முன் அதிகபட்ச மின்னழுத்தம் |
பாதுகாப்பான இயக்க வரம்புகளை வரையறுக்கிறது |
இந்த அளவுருக்கள் ஒவ்வொன்றும் நிஜ-உலக சுற்றுகளில் MOSFET எவ்வளவு திறமையாகவும் நம்பகத்தன்மையுடனும் செயல்படுகிறது என்பதை நேரடியாக பாதிக்கிறது.
MOSFET இன் செயல்பாட்டுக் கொள்கை மின்னியல் கட்டுப்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது. கேட் டெர்மினலில் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தமானது, மூல மற்றும் வடிகால் இடையே சேனலின் கடத்துத்திறனை மாற்றியமைக்கிறது, இது தற்போதைய ஓட்டத்தை அனுமதிக்கிறது அல்லது தடுக்கிறது.
வாயிலில் மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படாதபோது, மூல மற்றும் வடிகால் இடையே கடத்தும் பாதை இல்லாததால், MOSFET முடக்கத்தில் இருக்கும்.
போதுமான மின்னழுத்தம் (Vgs) பயன்படுத்தப்படும் போது, ஆக்சைடு அடுக்கு முழுவதும் ஒரு மின்சார புலம் உருவாகிறது.
இந்த புலம் சார்ஜ் கேரியர்களை ஈர்க்கிறது (என்-சேனலில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள், பி-சேனலில் உள்ள துளைகள்), மூல மற்றும் வடிகால் இடையே ஒரு கடத்தும் சேனலை உருவாக்குகிறது.
வடிகால்-மூல மின்னழுத்தம் (Vds) பயன்படுத்தப்பட்டவுடன் மின்னோட்டம் பாயத் தொடங்குகிறது.
இவ்வாறு, கேட் மின்னழுத்தம் மின்னோட்டத்தை 'திறக்கிறது' அல்லது 'மூடுகிறது', தற்போதைய ஓட்டத்தை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கிறது.
கேட் மற்றும் சேனலுக்கு இடையே உள்ள மெல்லிய ஆக்சைடு அடுக்கு ஒரு இன்சுலேட்டராக செயல்படுகிறது. இதன் காரணமாக:
கேட் கிட்டத்தட்ட மின்னோட்டத்தை எடுக்காது, இது MOSFET களை ஆற்றல்-திறனுள்ளதாக்குகிறது.
வாயிலில் சிறிய மின்னழுத்த மாற்றங்கள் வடிகால் பெரிய நீரோட்டங்களைக் கட்டுப்படுத்தலாம், சாதனம் சிறந்த ஆதாயம் மற்றும் மாறுதல் பண்புகளை அளிக்கிறது.
ஒரு N-சேனல் மேம்பாடு MOSFET இல், நேர்மறை கேட் மின்னழுத்தம் சேனல் பகுதிக்கு எலக்ட்ரான்களை ஈர்க்கிறது, இது மூலத்தையும் வடிகையும் இணைக்கும் ஒரு தலைகீழ் அடுக்கை உருவாக்குகிறது.
இதற்கு மாறாக, பி-சேனல் சாதனத்தில், எதிர்மறை கேட் மின்னழுத்தம் கடத்தல் சேனலை உருவாக்க துளைகளை ஈர்க்கிறது.
ஒரு கடத்தும் பாதையின் புலம்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட உருவாக்கம் தான் மற்ற டிரான்சிஸ்டர்களில் இருந்து MOSFET களை வேறுபடுத்துகிறது.

MOSFET கள் மூன்று முக்கிய பகுதிகளில் இயங்குகின்றன, ஒவ்வொன்றும் ஒரு தனித்துவமான மின் நடத்தையைக் குறிக்கின்றன:
கேட் மின்னழுத்தம் < வாசல் மின்னழுத்தம் (Vgs < Vth)
சேனல் படிவங்கள் எதுவும் இல்லை, எனவே MOSFET முடக்கப்பட்டுள்ளது
தற்போதைய தடுப்பு தேவைப்படும் இடங்களில் பயன்பாடுகளை மாற்றுவதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
Vgs > Vth மற்றும் Vds சிறியது
சேனல் ஒரு மாறி மின்தடையம் போல் செயல்படுகிறது
அனலாக் கட்டுப்பாடு மற்றும் பெருக்கத்திற்கு ஏற்றது
Vgs > Vth மற்றும் Vds பெரியது
சேனல் முழுமையாக உருவானது, தற்போதைய நிறைவுற்றது
MOSFET முழுமையாக இயக்கப்பட்டிருக்கும் பயன்பாடுகளை மாற்றுவதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது
பயன்முறை |
நிபந்தனை |
MOSFET நடத்தை |
பொதுவான பயன்பாடு |
கட்ஆஃப் |
Vgs < Vth |
ஆஃப் (கடத்தல் இல்லை) |
தனிமை, பாதுகாப்பு |
நேரியல் |
Vgs > Vth மற்றும் குறைந்த Vds |
மாறி மின்தடையமாக செயல்படுகிறது |
பெருக்கம் |
செறிவு |
Vgs > Vth மற்றும் உயர் Vds |
முழுமையாக இயக்கப்பட்டது |
மாறுதல், சக்தி கட்டுப்பாடு |
MOSFET கள் அவற்றின் அதிவேக மாறுதல் திறன்களுக்காக அறியப்படுகின்றன, அவை மின்மாற்றம், டிஜிட்டல் தர்க்கம் மற்றும் பல்ஸ்-அகல பண்பேற்றம் (PWM) சுற்றுகளில் அவசியமானவை.
இயக்கு: கேட் மின்னழுத்தம் Vth ஐ மீறுகிறது, இது ஒரு கடத்தும் சேனலை உருவாக்குகிறது.
அணைக்க: கேட் மின்னழுத்தம் Vth க்குக் கீழே குறைகிறது, சேனலைச் சரித்து, மின்னோட்டத்தை நிறுத்துகிறது.
மாறுதல் வேகம் இதைப் பொறுத்தது:
கேட் கட்டணம் (Qg)
கேட் எதிர்ப்பு (Rg)
இயக்கி வலிமை
வேகமான மாறுதல் சக்தி இழப்பைக் குறைக்கிறது ஆனால் சரியாக நிர்வகிக்கப்படாவிட்டால் மின்காந்த குறுக்கீட்டை (EMI) அறிமுகப்படுத்தலாம்.
மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டம் இரண்டும் ஒன்றுடன் ஒன்று சேரும் போது மாறுதல் இழப்புகள் ஏற்படும். இவற்றைக் குறைக்க:
குறைந்த கேட் சார்ஜ் MOSFETகளைப் பயன்படுத்தவும்
கேட் டிரைவர் வடிவமைப்பை மேம்படுத்தவும்
ஒட்டுண்ணி கொள்ளளவைக் குறைக்கவும்
MOSFETகள் DC மற்றும் AC சுற்றுகளில் பயன்படுத்தப்படும் பல்துறை சாதனங்கள். மின்னோட்டத்தின் தன்மையைப் பொறுத்து அவற்றின் செயல்பாடு சிறிது மாறுகிறது.
முதன்மையாக மின்னணு சுவிட்சுகளாக செயல்படும்.
நிலையான மின்னழுத்தம் அல்லது மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்தவும்.
DC–DC மாற்றிகள், பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்புகள் மற்றும் மோட்டார் டிரைவர்களில் பொதுவானது.
மாற்று சமிக்ஞைகளை பெருக்க அல்லது மாற்றியமைக்க நேரியல் பயன்முறையில் செயல்படவும்.
ஆடியோ பெருக்கிகள், RF சுற்றுகள் மற்றும் தகவல் தொடர்பு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அலைவடிவ வீச்சு மற்றும் அதிர்வெண் பதிலைக் கட்டுப்படுத்தவும்.
ஒப்பீடு |
DC ஆபரேஷன் |
ஏசி ஆபரேஷன் |
செயல்பாடு |
மாறவும் |
பெருக்கி/மாடுலேட்டர் |
தற்போதைய வகை |
நிலையான |
மாறி மாறி |
முதன்மை கட்டுப்பாடு |
ஆன்/ஆஃப் |
நேரியல் மாறுபாடு |
விண்ணப்பம் |
மாற்றிகள், சக்தி கட்டுப்பாடு |
சமிக்ஞை செயலாக்கம், தொடர்பு |
உயரும் வெப்பநிலை எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது (Rds(on)).
வாசல் மின்னழுத்தம் குறைகிறது, இது அதிக கசிவு மின்னோட்டத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.
கேட்-மூலம் மற்றும் கேட்-வடிகால் கொள்ளளவுகள் அதிவேக செயல்பாட்டை மெதுவாக்குகின்றன.
அதிக அதிர்வெண் மாறுதலுக்கு குறைக்கப்பட வேண்டும்.
கேட் கொள்ளளவை விரைவாக சார்ஜ்/டிஸ்சார்ஜ் செய்ய டிரைவர் சர்க்யூட் போதுமான மின்னோட்டத்தை வழங்க வேண்டும்.
சரியான இயக்கி தேர்வு செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
வெப்ப மூழ்கிகள் அல்லது MOSFET தொகுப்புகளின் பயன்பாடு அதிக சுமையின் கீழ் நிலையான செயல்பாட்டை உறுதி செய்கிறது.
SiC (சிலிக்கான் கார்பைடு) மற்றும் GaN (காலியம் நைட்ரைடு) தொழில்நுட்பங்கள் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் நிலப்பரப்பை மாற்றுகின்றன.
சிலிக்கானை விட அதிக முறிவு மின்னழுத்தம், குறைந்த இழப்புகள் மற்றும் வேகமாக மாறுதல் ஆகியவற்றை வழங்குகின்றன.
மேம்படுத்தப்பட்ட சக்தி செயல்திறனுக்காக MOSFETகளை கட்டுப்பாட்டு ICகளுடன் ஒருங்கிணைத்தல்.
EV சார்ஜர்கள், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அமைப்புகள் மற்றும் மேம்பட்ட தகவல் தொடர்பு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
நவீன CPUகள் மற்றும் மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களில் காணப்படுகிறது.
ஒரு சிப்பில் பில்லியன் கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்களை மிகக் குறைந்த மின் நுகர்வுடன் இயக்கவும்.
சாராம்சத்தில், தி MOSFET இன் செயல்பாட்டுக் கொள்கை மின்னழுத்தம் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட கடத்துத்திறனைச் சுற்றி வருகிறது. வாயிலில் மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஒரு மின்சார புலம் உருவாகிறது, இது மூல மற்றும் வடிகால் இடையே மின்னோட்டத்தை ஒழுங்குபடுத்துகிறது. இந்த எளிய மற்றும் சக்திவாய்ந்த கொள்கையானது MOSFET கள் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் அதிவேக சுவிட்சுகள் மற்றும் நேரியல் பெருக்கிகள் ஆகிய இரண்டிலும் செயல்பட உதவுகிறது.
டிசி சிஸ்டங்களில் பவர் கன்ட்ரோல் முதல் ஏசி சர்க்யூட்களில் சிக்னல் பெருக்கம் வரை, திறமையான மின்னணு வடிவமைப்பின் அடித்தளமாக MOSFETகள் மாறியுள்ளன. புத்திசாலித்தனமான, வேகமான மற்றும் பசுமையான தீர்வுகளை நோக்கி தொழில்நுட்பம் முன்னேறும்போது, MOSFET கண்டுபிடிப்புகள் மின்னணுவியல் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கின்றன.
உயர்-செயல்திறன், நம்பகமான மற்றும் ஆற்றல்-திறனுள்ள MOSFET தீர்வுகளுக்கு, Jiangsu Donghai Semiconductor Co., Ltd. நம்பகமான பங்காளியாக நிற்கிறது-துல்லியமான, நீடித்த மற்றும் நவீன பயன்பாட்டுத் தேவைகளுக்காக உருவாக்கப்பட்ட மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி தயாரிப்புகளை வழங்குகிறது.
Q1: MOSFET இன் அடிப்படை செயல்பாட்டுக் கொள்கை என்ன?
A: ஒரு MOSFET ஆனது, பயன்படுத்தப்படும் கேட் மின்னழுத்தத்தின் அடிப்படையில், மூல மற்றும் வடிகால் இடையே மின்னோட்டத்தை கட்டுப்படுத்த ஒரு மின்சார புலத்தைப் பயன்படுத்தி செயல்படுகிறது.
Q2: MOSFET ஏன் மின்னழுத்தம் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சாதனம் என்று அழைக்கப்படுகிறது?
ப: ஏனெனில் கேட் மின்னழுத்தம், கேட் மின்னோட்டம் அல்ல, MOSFET ஆன் அல்லது ஆஃப் உள்ளதா என்பதை தீர்மானிக்கிறது.
Q3: MOSFET இன் முக்கிய இயக்கப் பகுதிகள் யாவை?
ப: கட்ஆஃப் (ஆஃப்), ட்ரையோட்/லீனியர் (மாறி எதிர்ப்பு), மற்றும் செறிவு (முழுமையாக ஆன்).
Q4: N-channel மற்றும் P-channel MOSFET களுக்கு என்ன வித்தியாசம்?
A: N-channel MOSFETகள் எலக்ட்ரான்களை கேரியர்களாகப் பயன்படுத்துகின்றன மற்றும் நேர்மறை கேட் மின்னழுத்தம் தேவை, அதே நேரத்தில் P-சேனல் துளைகளைப் பயன்படுத்துகிறது மற்றும் எதிர்மறை கேட் மின்னழுத்தம் தேவைப்படுகிறது.
Q5: MOSFET செயல்பாட்டில் ஆக்சைடு அடுக்கு என்ன பங்கு வகிக்கிறது?
ப: இது ஒரு இன்சுலேட்டராக செயல்படுகிறது, மின்னோட்டத்தை தானே வரையாமல் மின்னோட்டத்தை கட்டுப்படுத்த கேட் அனுமதிக்கிறது.
Q6: AC மற்றும் DC சுற்றுகள் இரண்டிலும் MOSFET ஐப் பயன்படுத்த முடியுமா?
ப: ஆம், MOSFETகள் டிசி பவரை திறமையாக மாற்றலாம் அல்லது டிசைனைப் பொறுத்து ஏசி சிக்னல்களைப் பெருக்கலாம்.
Q7: MOSFET செயல்திறனை என்ன காரணிகள் பாதிக்கின்றன?
ப: வெப்பநிலை, கேட் கொள்ளளவு, மாறுதல் வேகம் மற்றும் வெப்ப மேலாண்மை அனைத்தும் MOSFET செயல்திறனை பாதிக்கின்றன.




