(ترانزیستور ماسفِت) MOSFET

عملکرد و کارکرد (سورس ؛ درین؛ گیت)در ترانزیستورهای MOSFET؛ BJT ؛ JFET ؛ p_Chanel 

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید )




نکته : اگر با عملکرد و ساختمان قطعات الکترونیکی ماژول ها و بلوکِ  مدار های الکترونیکی مختلف آشنا نباشیم ؛ همانند فردی که در شهر به دنبال آدرس مدنظر خود میگردد اما اسم خیابان ها و کوچه ها را نمیداند و این تکرار در الکترونیک راه به جایی نمیبرد.


 ترانزیستور MOSFET ؛ BJT ؛ JFET ؛ دارای سه پایه با نام های گیت (Gate)، درین (Drain) و سورس (Source) هستد. اگر به پایه ی سورس و درین، ولتاژی متصل کنیم، دقیقا مانند آب ذخیره  شده ی سد است. وظیفه ی پایه ی گیت همان کنترل جریان بین سورس و درین است. یعنی گیت دقیقا مانند یک دریچه عمل میکند.


عملکرد و کارکرد پایه ( سورس )SOURCE )DRAIN درین) ؛( گیت GATE)

 برای هریک از لایه های نیمه هادی که در یک ترانزیستور وجود دارد یک پایه در نظر گرفته شده است که ارتباط مدار بیرونی را به نیمه هادی ها میسر می سازد. این پایه ها به نامهای source (پایه) ، DRAIN (جمع کننده) و Gate (منتشر کننده) مشخص می شوند. اگر به ساختار لایه ای یک ترانزیستور mosfet  یا jfet دقت کنیم بنظر تفاوت خاصی میان  DRAIN و GATE دیده نمی شود اما واقعیت اینگونه نیست. چرا که ضخامت و بزرگی لایه gate  از drain بزرگتر است و این عملا" باعث می شود که این دو لایه با وجود تشابه پلاریته ای که دارند با یکدیگر تفاوت داشته باشند. با وجود این معمولا" در شکل ها برای سهولت این دو لایه را بصورت یکسان در نظر میگیردند.

 مدار ساده برای آشنایی با طرز کار یک ترانزیستور بطور جداگانه بین drain وgate و همچنین بین sourceو drain منابع تغذیه ای قرار داده ایم. مقاومت ها یی که در مسیر هریک از این منابع ولتاژ قرار دادیم صرفا" برای محدود کردن جریان بوده و نه چیز دیگر. چرا که در صورت نبود آنها، پیوندها بر اثر کشیده شدن جریان زیاد خواهند سوخت. طرز کار ترانزیستور به اینصورت است، چنانچه پیوند G_S را بصورت مستقیم بایاس (Bias به معنی اعمال ولتاژ و تحریک است) کنیم بطوری که این پیوند PN روشن شود (برای اینکار کافی است که به این پیوند حدود ۰.۶ تا ۰.۷ ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال شود)، در آنصورت از مدار بسته شده میان source و gate  می توان جریان بسیار بالایی کشید.

در حالت عادی میان Drain و gate هیچ مدار بازی وجود ندارد اما به محض آنکه شما پیوند D_G را با پلاریته موافق بایاس کنید ، این پیوند تقریبا" بصورت اتصال کوتاه عمل می کند و شما عملا" خواهید توانست از پایه های dran و gate  جریان قابل ملاحظه ای بکشید. (در واقع در اینحالت می توان فرض کرد که در شکل دوم عملا" لایه PN مربوط به (D_G) درین ؛ گیت؛  از بین می رود و بین S_G سورس ؛ گیت؛  یک اتصال کوتاه رخ می دهد.) بنابراین  با برقراری یک جریان کوچک Ib شما می توانید یک جریان بزرگ Ic را داشته باشید. این مدار اساس سوئیچ های الکترونیک در مدارهای الکترونیکی است.


ناحیه کاری ترانزیستور bjt ؛ mosfet ؛ jfet ؛ p_chanel

۱)      ناحیه قطع
۲)      ناحیه فعال(کاری یا خطی)
۳)      ناحیه اشباع

ناحیه قطع:  حالتی است که ترانزیستور در آن ناحیه فعالیت خاصی انجام نمی‌دهد.

ناحیه فعال : اگر ولتاژ source را افزایش دهیم ترانزیستور از حالت قطع بیرون امده و به ناحیه فعال وارد می‌شود در حالت فعال ترانزیستور مثل یک عنصر تقریباً خطی عمل می‌کند.



حالت اشباع:   اگر ولتاژ source را همچنان افزایش دهیم به ناحیه‌ای می‌رسیم که با افزایش جریان ورودی در SOURCE شاهد افزایش جریان بین gate و drain نخواهیم بود به این حالت می‌گویند حالت اشباع و اگر جریان ورودی به source زیاد تر شود امکان سوختن ترانزیستور وجود دارد.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک