டிரான்சிஸ்டருக்கு பதிலாக ஒரு MOSFET ஐ ஏன் பயன்படுத்த வேண்டும்?

அறிமுகம்

மின்னணு கூறுகளின் உலகில், மெட்டல்-ஆக்சைடு-தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட புலம்-விளைவு டிரான்சிஸ்டர் (MOSFET ) நவீன சுற்றுகளில் ஒரு அடிப்படை கட்டுமானத் தொகுதியாக உருவெடுத்துள்ளது. எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களின் வளர்ச்சியில் பாரம்பரிய இருமுனை சந்தி டிரான்சிஸ்டர்கள் (பி.ஜே.டி) குறிப்பிடத்தக்க பங்கைக் கொண்டிருந்தாலும், MOSFET கள் தனித்துவமான நன்மைகளை வழங்குகின்றன, அவை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் விரும்பத்தக்கவை. இந்த கட்டுரை பொறியாளர்கள் மற்றும் வடிவமைப்பாளர்கள் வழக்கமான டிரான்சிஸ்டர்களை விட MOSFET களைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான காரணங்களை ஆராய்கிறது, அவற்றின் செயல்பாட்டு செயல்திறன், கட்டமைப்பு நன்மைகள் மற்றும் மின்னணு அமைப்புகளுக்கு அவர்கள் கொண்டு வரும் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களை ஆராய்கிறது.

MOSFETS மற்றும் BJTS க்கு இடையிலான அடிப்படை வேறுபாடுகள்

மையத்தில், MOSFETS மற்றும் BJT கள் மின்னணு சுற்றுகளில் சுவிட்சுகள் அல்லது பெருக்கிகளாக செயல்படுகின்றன, ஆனால் அவை வெவ்வேறு கொள்கைகளில் செயல்படுகின்றன. பி.ஜே.டி கள் தற்போதைய கட்டுப்பாட்டு சாதனங்களாகும், இது செயல்பாட்டுடன் இருக்க அடிப்படை மின்னோட்டத்தின் தொடர்ச்சியான ஓட்டம் தேவைப்படுகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, MOSFET கள் மின்னழுத்தத்தைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன, வடிகால் மற்றும் மூல முனையங்களுக்கு இடையிலான கடத்துத்திறனை மாற்றியமைக்க கேட் முனையத்தில் ஒரு மின்னழுத்தம் தேவைப்படுகிறது. இந்த அடிப்படை வேறுபாடு MOSFET களுக்கான பல செயல்பாட்டு நன்மைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.

மின் நுகர்வு செயல்திறன்

MOSFET களின் மின்னழுத்த-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தன்மை என்பது பி.ஜே.டி.எஸ் உடன் ஒப்பிடும்போது ஓட்டங்களில் ஓட்டுநர் சுற்றுகளில் கணிசமாக குறைந்த சக்தியைப் பயன்படுத்துகிறது என்பதாகும். MOSFET இன் நிலையை பராமரிக்க எந்த வாயில் மின்னோட்டமும் தேவையில்லை என்பதால் (கேட் கொள்ளளவு சார்ஜ் செய்யப்படும் அல்லது வெளியேற்றப்படும் மாறுதல் மாற்றத்தின் போது தவிர), நிலையான மின் நுகர்வு மிகக் குறைவு. பேட்டரி மூலம் இயங்கும் சாதனங்கள் மற்றும் பெரிய அளவிலான ஒருங்கிணைப்புகளில் இந்த செயல்திறன் முக்கியமானது, அங்கு சக்தி செயல்திறன் நீண்ட பேட்டரி ஆயுள் மற்றும் வெப்ப சிக்கல்களைக் குறைக்கிறது.

வேகம் மற்றும் அதிர்வெண் பதில் மாறுதல்

MOSFET கள் பொதுவாக பி.ஜே.டி.எஸ் உடன் ஒப்பிடும்போது வேகமான மாறுதல் வேகத்தை வழங்குகின்றன. அடிப்படை பிராந்தியத்தில் (பி.ஜே.டி.எஸ் போலவே) சார்ஜ் சேமிப்பு இல்லாதது MOSFET களை விரைவாக மாற்றவும், விரைவாகவும் அனுமதிக்கிறது, இதனால் அவை உயர் அதிர்வெண் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக இருக்கும். இந்த பண்பு குறிப்பாக மின்சாரம் மற்றும் அதிவேக டிஜிட்டல் சுற்றுகளை மாற்றுவதில் நன்மை பயக்கும், அங்கு விரைவான மாற்றங்கள் செயல்திறனுக்கு இன்றியமையாதவை.

வெப்ப செயல்திறன் மற்றும் நிலைத்தன்மை

வெப்ப மேலாண்மை என்பது மின்னணு வடிவமைப்பின் ஒரு முக்கியமான அம்சமாகும். MOSFET கள் நேர்மறையான வெப்பநிலை குணகத்தை வெளிப்படுத்துகின்றன, அதாவது அவற்றின் எதிர்ப்பு வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கிறது. இந்த சொத்து வெப்ப ஓட்டத்தின் ஆபத்து இல்லாமல் சிறந்த வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் பல MOSFET களை எளிதாக இணையாக அனுமதிக்கிறது, அவற்றின் எதிர்மறை வெப்பநிலை குணகம் காரணமாக பி.ஜே.டி களுடன் பொதுவான பிரச்சினை.

மேம்பட்ட வெப்ப கடத்துத்திறன்

MOSFET களின் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு திறமையான வெப்பச் சிதறலை எளிதாக்குகிறது. அவற்றின் பிளானர் கட்டுமானம் வெப்ப மூழ்கிகளுடன் தொடர்பு கொள்ளும் பெரிய மேற்பரப்பு பகுதிகளை அனுமதிக்கிறது, வெப்ப கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துகிறது. சாதன நம்பகத்தன்மை மற்றும் நீண்ட ஆயுளைப் பராமரிக்க திறமையான வெப்ப அகற்றுதல் அவசியம், அதிக சக்தி பயன்பாடுகளில் இந்த அம்சம் மிக முக்கியமானது.

குறைந்த வெப்ப சத்தம்

MOSFET கள் இயல்பாகவே பி.ஜே.டி.எஸ் உடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்த வெப்ப சத்தத்தை உருவாக்குகின்றன. இந்த பண்பு துல்லியமான அனலாக் சுற்றுகள் மற்றும் குறைந்த-இரைச்சல் பெருக்க பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது, அதாவது உயர் நம்பக ஆடியோ உபகரணங்கள் மற்றும் உணர்திறன் சமிக்ஞை செயலாக்க சாதனங்கள்.

ஐ.சி.எஸ்ஸில் அளவிடுதல் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு

MOSFET களின் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளில் ஒன்று அவற்றின் அளவிடக்கூடிய தன்மையில் உள்ளது. அவை மிகச் சிறிய அளவீடுகளில் தயாரிக்கப்படலாம், இது அதிக அடர்த்தி கொண்ட ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளுக்கு (ஐ.சி) அவசியம். ஒற்றை சிப்பில் மில்லியன் கணக்கான MOSFET களை வைக்கும் திறன் நவீன நுண்செயலிகள் மற்றும் நினைவக சாதனங்களில் காணப்படும் சிக்கலான செயல்பாட்டை செயல்படுத்துகிறது.

CMOS தொழில்நுட்பத்துடன் பொருந்தக்கூடிய தன்மை

என்-சேனல் மற்றும் பி-சேனல் மோஸ்ஃபெட்டுகள் இரண்டையும் பயன்படுத்தும் நிரப்பு MOS (CMOS) தொழில்நுட்பம், பெரும்பாலான டிஜிட்டல் லாஜிக் சுற்றுகளின் முதுகெலும்பாக அமைகிறது. குறைந்த மின் நுகர்வு மற்றும் CMOS சுற்றுகளின் அதிக இரைச்சல் நோய் எதிர்ப்பு சக்தி ஆகியவை MOSFET களின் பண்புகளுக்கு நேரடியாகக் கூறப்படுகின்றன. இந்த பொருந்தக்கூடிய தன்மை குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியில் MOSFET கள் ஒருங்கிணைந்ததாக இருப்பதை உறுதி செய்கிறது.

புனையமைப்பு நுட்பங்களில் முன்னேற்றங்கள்

நவீன புனையமைப்பு நுட்பங்கள் MOSFET களின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்தியுள்ளன. ஃபின்ஃபெட்ஸ் மற்றும் சிலிக்கான்-ஆன்-இன்சுலேட்டர் (SOI) தொழில்நுட்பங்கள் போன்ற புதுமைகள் கசிவு நீரோட்டங்களைக் குறைக்கின்றன மற்றும் சேனல் உருவாக்கம் மீதான கட்டுப்பாட்டை மேம்படுத்துகின்றன, இது வேகமான மற்றும் திறமையான சாதனங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த முன்னேற்றங்கள் புதிய தொழில்நுட்ப கோரிக்கைகளுக்கு ஏற்ப MOSFET கட்டமைப்புகளின் நெகிழ்வுத்தன்மையை அடிக்கோடிட்டுக் காட்டுகின்றன.

பயன்பாடு-குறிப்பிட்ட நன்மைகள்

MOSFET கள் அவற்றின் தனித்துவமான பண்புகள் காரணமாக பல்வேறு பயன்பாடுகளில் குறிப்பிட்ட நன்மைகளை வழங்குகின்றன. அதிக தற்போதைய சுமைகளைக் கையாள்வதற்கும் அதிக அதிர்வெண்களில் செயல்படுவதற்கும் அவர்களின் திறன் முறையே சக்தி மின்னணுவியல் மற்றும் RF பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.

சக்தி மின்னணு அமைப்புகள்

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸில், அதிக அதிர்வெண்களில் அவற்றின் செயல்திறனுக்கும் குறிப்பிடத்தக்க சக்தி அளவைக் கையாளும் திறனுக்கும் MOSFET கள் விரும்பப்படுகின்றன. அவை பொதுவாக இன்வெர்ட்டர்கள், மோட்டார் டிரைவர்கள் மற்றும் பவர் மாற்றிகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த அமைப்புகளில் MOSFET களின் பயன்பாடு மேம்பட்ட செயல்திறன், குறைக்கப்பட்ட அளவு மற்றும் மேம்பட்ட செயல்திறனை விளைவிக்கிறது.

ரேடியோ அதிர்வெண் (RF) பயன்பாடுகள்

அதிக உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு மற்றும் விரைவான மாறுதல் திறன்களின் காரணமாக RF பெருக்கிகளுக்கு MOSFET கள் மிகவும் பொருத்தமானவை. மொபைல் போன்கள் மற்றும் வயர்லெஸ் நெட்வொர்க்கிங் உபகரணங்கள் போன்ற தகவல்தொடர்பு சாதனங்களில் உள்ள பயன்பாடுகள், அதிவேக தரவு பரிமாற்றம் மற்றும் வரவேற்பை அடைய இந்த பண்புகளை மேம்படுத்துகின்றன.

ஆயுள் மற்றும் நம்பகத்தன்மை

MOSFET கள் பல்வேறு இயக்க நிலைமைகளில் அவற்றின் வலுவான தன்மைக்கு பெயர் பெற்றவை. மின்னழுத்த கூர்முனைகள் மற்றும் அதிக நடப்பு நிலைமைகளைத் தாங்கும் திறன் மின்னணு அமைப்புகளின் நம்பகத்தன்மைக்கு பங்களிக்கிறது.

மேம்படுத்தப்பட்ட முறிவு மின்னழுத்தம்

MOSFET களை அதிக முறிவு மின்னழுத்தங்களுடன் வடிவமைக்க முடியும், இது மின்னழுத்த டிரான்ஷியண்ட்ஸ் ஒரு கவலையாக இருக்கும் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக இருக்கும். மின் சத்தம் குறிப்பிடத்தக்கதாக இருக்கும் வாகன மற்றும் தொழில்துறை சூழல்களில் இந்த பண்பு குறிப்பாக முக்கியமானது.

செயல்பாட்டு வாழ்க்கையில் நீண்ட ஆயுள்

MOSFET களின் திட-நிலை தன்மை, நகரும் பாகங்கள் அல்லது பிற கூறுகளில் உள்ள சீரழிவு வழிமுறைகள் இல்லாதது, நீண்ட செயல்பாட்டு வாழ்க்கையை உறுதி செய்கிறது. இந்த நீண்ட ஆயுள் நீண்ட கால பயன்பாடுகளில் பராமரிப்பு மற்றும் மாற்று செலவுகளை குறைக்கிறது.

உற்பத்தியில் செலவு-செயல்திறன்

MOSFET களுக்கான புனையமைப்பு செயல்முறைகள் பல தசாப்தங்களாக உகந்ததாக உள்ளன, இதன் விளைவாக குறைந்த உற்பத்தி செலவுகள் ஏற்படுகின்றன. அவற்றின் அளவிடுதல் மற்றும் சிலிக்கான் செதில்களில் அவற்றை அடர்த்தியாக ஒருங்கிணைக்கும் திறன் வெகுஜன உற்பத்தியில் செலவு சேமிப்புக்கு பங்களிக்கிறது.

அளவிலான பொருளாதாரங்கள்

மின்னணு சாதனங்களுக்கான தேவை அதிகரித்துள்ளதால், MOSFET களின் பெரிய அளவிலான உற்பத்தி பொருளாதாரங்களுக்கு வழிவகுத்தது. இந்த காரணி MOSFET களின் அலகு செலவைக் குறைக்கிறது, இது நுகர்வோர் மின்னணுவியல் மற்றும் பெரிய தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் மலிவு விலையில் அமைகிறது.

சுற்று வடிவமைப்பின் எளிமைப்படுத்தல்

MOSFET களின் பண்புகள் குறைவான கூறுகளைக் கொண்ட எளிய சுற்று வடிவமைப்புகளை அனுமதிக்கின்றன. இந்த எளிமைப்படுத்தல் பொருள் செலவுகள் மற்றும் சட்டசபை நேரத்தைக் குறைக்கிறது. கூடுதலாக, MOSFET களின் மின்னழுத்தத்தால் இயக்கப்படும் தன்மை BJT களுக்குத் தேவையான கூடுதல் இயக்கி சுற்றுகளின் தேவையை அகற்றும்.

சுற்றுச்சூழல் பரிசீலனைகள்

தற்போதைய சகாப்தத்தில், சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பு தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியில் ஒரு முக்கியமான காரணியாகும். MOSFET கள் இந்த அம்சத்திற்கு அவற்றின் ஆற்றல் திறன் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட பொருள் பயன்பாடு மூலம் சாதகமாக பங்களிக்கின்றன.

ஆற்றல் திறன்

MOSFET களைப் பயன்படுத்தும் சாதனங்களில் குறைந்த மின் நுகர்வு ஆற்றல் தேவையை குறைக்க வழிவகுக்கிறது. தரவு மையங்கள், நுகர்வோர் மின்னணுவியல் மற்றும் தொழில்துறை உபகரணங்களின் சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தைத் தணிப்பதில் இந்த செயல்திறன் அவசியம்.

மின்னணு கழிவுகளை குறைத்தல்

MOSFET களின் ஆயுள் மற்றும் நீண்ட ஆயுள் நீண்ட சாதன ஆயுட்காலம் பங்களிக்கிறது, இதன் மூலம் மின்னணு கழிவுகளை குறைக்கிறது. மேலும், MOSFET களுடன் மினியேட்டரைசேஷனுக்கான போக்கு பொருள் பயன்பாட்டைக் குறைக்கிறது, நிலைத்தன்மை இலக்குகளுடன் இணைகிறது.

முடிவு

பாரம்பரிய டிரான்சிஸ்டர்களை விட MOSFET களுக்கான விருப்பம் அவற்றின் உயர்ந்த செயல்திறன், செயல்திறன் மற்றும் நவீன மின்னணு கோரிக்கைகளுக்கு ஏற்றவாறு ஆகியவற்றில் வேரூன்றியுள்ளது. அவற்றின் மின்னழுத்த-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட செயல்பாடு, அளவிடுதல் மற்றும் மேம்பட்ட புனையமைப்பு தொழில்நுட்பங்களுடன் பொருந்தக்கூடிய தன்மை ஆகியவை சமகால சுற்று வடிவமைப்பில் அவற்றை இன்றியமையாததாக ஆக்குகின்றன. எலக்ட்ரானிக்ஸ் தொழில் தொடர்ந்து அதிக செயல்திறன் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பை நோக்கி முன்னேறுவதால், பங்கு MOSFET சாதனங்கள் இன்னும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக மாறும், பல்வேறு தொழில்நுட்ப களங்களில் புதுமைகளை இயக்குகின்றன.