1949 में 2037 अंकों तक के मूल्य की गणना करने के लिए ENIAC कंप्यूटर को 70 घंटे लगे। अब आपके हाथ में मौजूद स्मार्टफोन 0.5 सेकंड में एक ही काम कर सकता है। गति में यह चमत्कारी वृद्धि इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के अंदर एक ट्रांजिस्टर नामक एक छोटे उपकरण द्वारा संभव हो गई थी। विशेष रूप से, एक प्रकार का ट्रांजिस्टर जिसे MOSFET कहा जाता है। आइए MOSFET के कामकाज को सीखने के लिए एक 3 डी एनीमेशन में आते हैं। (सॉफ्ट म्यूज़िक) - [इंस्ट्रक्टर] MOSFET एक इलेक्ट्रॉनिक चालित स्विच है जो बिना किसी मैकेनिकल मूविंग पार्ट्स के करंट के प्रवाह की अनुमति देता है और रोकता है। किसी भी अन्य पारंपरिक ट्रांजिस्टर की तरह, एक MOSFET भी सिलिकॉन जैसे अर्धचालक सामग्री से बनाया गया है।
अपने शुद्ध रूप में, एक अर्धचालक में बहुत कम विद्युत चालकता होती है। हालांकि, जब आप अर्धचालक सामग्री में अशुद्धियों की नियंत्रित मात्रा का परिचय देते हैं, तो इसकी चालकता तेज हो जाती है। अशुद्धियों को जोड़ने की इस प्रक्रिया को डोपिंग कहा जाता है। डोपिंग की भौतिकी को समझने के लिए, आइए सबसे पहले सिलिकॉन की आंतरिक संरचना को समझें और यह भी कि एक डोपेंट के रूप में जाने वाली अशुद्धता। प्योर सिलिकॉन में कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होता है और इस वजह से इसकी चालकता बहुत कम होती है। हालाँकि, जब आप सिलिकॉन में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों की अशुद्धता इंजेक्ट करते हैं, तो परिणामी सामग्री की चालकता नाटकीय रूप से बढ़ जाती है। इसे एन-टाइप डोपिंग के रूप में जाना जाता है। हम कम इलेक्ट्रॉनों के साथ अशुद्धियों को भी जोड़ सकते हैं, जिससे शुद्ध सिलिकॉन की चालकता भी बढ़ जाएगी। इसे पी-टाइप डोपिंग के रूप में जाना जाता है।
दूसरी ओर, यदि यह अधिक है, तो डोपिंग को उच्च या भारी कहा जाता है। अब MOSFETs के कामकाज पर वापस आते हैं। यदि आप निम्नलिखित तरीके से एक सिलिकॉन वेफर डोप करते हैं, तो आपको एक MOSFET की मूल संरचना मिलेगी। यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि पी क्षेत्र में भी, बहुत कम मुक्त इलेक्ट्रॉन हैं जो बिजली का संचालन करने में सक्षम हैं। हम उन्हें अल्पसंख्यक वाहक कहते हैं। बाद में हम देखेंगे कि MOSFET में अल्पसंख्यक वाहक महत्वपूर्ण क्यों हैं। जब भी कोई pn जंक्शन बनता है, तो अंत क्षेत्र के अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों में p क्षेत्र के छिद्रों पर कब्जा करने की प्रवृत्ति होती है। इसका मतलब है कि पीएन जंक्शन की सीमा स्वाभाविक रूप से छिद्रों या मुक्त इलेक्ट्रॉनों से मुक्त हो जाती है। इस क्षेत्र को घट क्षेत्र कहा जाता है। यही घटना MOSFET के pn जंक्शन में भी होती है। अब छोडो' MOSFET भर में एक PowerShell कनेक्ट करें और देखें कि क्या होता है। दाएं हाथ के पीएन जंक्शन पर, इलेक्ट्रॉन कोशिका के सकारात्मक पक्ष की ओर आकर्षित होते हैं और छिद्र दूर चले जाते हैं। संक्षेप में, बिजली के स्रोत के कारण दाहिने हाथ की तरफ की कमी क्षेत्र की चौड़ाई बढ़ जाती है। इसका मतलब है कि MOSFET के माध्यम से कोई इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं होगा। संक्षेप में, इस सरल व्यवस्था के साथ, MOSFET काम नहीं करेगा। आइए देखें कि एक सरल तकनीक का उपयोग करके MOSFET में इलेक्ट्रॉन प्रवाह कैसे संभव है। ऐसा करने के लिए, हमें पहले कैपेसिटर के कामकाज को समझना होगा। संधारित्र के अंदर, आप दो समानांतर धातु प्लेटों को एक इन्सुलेटर द्वारा अलग करके देख सकते हैं। जब आप इन सब में DC पावर स्रोत लागू करते हैं, सेल का धनात्मक टर्मिनल धातु की प्लेट में इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है और ये इलेक्ट्रॉन दूसरे धातु प्लेट पर जमा होते हैं। चार्ज का यह संचय प्लेटों के बीच एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। आइए संधारित्र की एक प्लेट को MOSFET के पी-प्रकार सब्सट्रेट से बदलें। यदि आप MOSFET भर में एक शक्ति स्रोत को दिखाते हैं, जैसे कि एक संधारित्र में, तो इलेक्ट्रॉन धातु की प्लेट को छोड़ देंगे। MOSFET में,
these electrons will be dispersed into the p substrate. The positive charge generated on the metal plate due to the electron displacement will generate an electric field as shown. Remember there are some free electrons even in the P-type region. The electric field produced by the capacitive action will attract the electrons to the top. We will assume the electric field generated is quite strong and then observe the electron flow. To make things clear, let's rewind the animation. Some electrons were recombined with the holes. And you can see that the top region becomes overcrowded with electrons after all the holes there are filled. Just below this region, all the holes were filled, but there were no free electrons either. This region has become a new depletion region.
आप देख सकते हैं कि यह प्रक्रिया अनिवार्य रूप से रिक्तीकरण क्षेत्र अवरोध को तोड़ती है और इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के लिए एक चैनल बनाया जाता है। यदि हम एक शक्ति स्रोत लागू करते हैं जैसा कि हमने इस वीडियो की शुरुआत में किया था, तो इलेक्ट्रॉनों को आसानी से दिखाया गया है। यह उस तरह से है जैसे MOSFET राज्य को चालू करता है। आप इलेक्ट्रॉन प्रवाह की प्रकृति के साथ ट्रांजिस्टर टर्मिनलों के नामकरण को आसानी से सहसंबद्ध कर सकते हैं। यदि लागू वोल्टेज पर्याप्त रूप से पर्याप्त नहीं है, तो विद्युत क्षेत्र कमजोर होगा और चैनल गठन नहीं होगा, और इसलिए कोई इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं होता है। इस प्रकार सिर्फ गेट वोल्टेज को नियंत्रित करके, हम MOSFET को चालू और बंद कर पाएंगे। अब एक वास्तविक जीवन का उदाहरण देखते हैं जहां MOSFET एक स्विच के रूप में काम करता है। इस गर्मी-आधारित फायर अलार्म पर विचार करें।
तापमान में वृद्धि के साथ सर्किट में थर्मिस्टर कम हो जाता है। प्रारंभ में, कमरे के तापमान पर, उच्च थर्मिस्टर प्रतिरोध के कारण गेट पर वोल्टेज कम है। और यह MOSFET चालू करने के लिए पर्याप्त नहीं है। यदि तापमान बढ़ता है, तो थर्मिस्टर का प्रतिरोध कम हो जाता है। यह एक उच्च गेट वोल्टेज की ओर ले जाएगा, जो तब MOSFET (अलार्म बीपिंग) और अलार्म को चालू करता है। MOSFET ने डिजिटल मेमोरी और डिजिटल प्रोसेसिंग के लिए दरवाजा खोल दिया है। यहाँ आप चार MOSFET के संयुक्त एक स्थिर राम के मूल स्मृति तत्व के रूप में देख सकते हैं। निम्नतम स्तर पर, MOSFETs तर्क गेट्स बनाने के लिए परस्पर जुड़े हुए हैं।
अगले स्तर पर, गेट्स को प्रसंस्करण इकाइयों के रूप में संयोजित किया जाता है जो हजारों तार्किक और अंकगणितीय संचालन करते हैं। BJTs के विपरीत, MOSFETshave एक स्केलेबल प्रकृति है। ताकि एक ही वेफर पर लाखों MOSFETs गढ़े जा सकें। BJT अपने मुख्य करंट का एक छोटा हिस्सा बर्बाद करता है जब इसे चालू किया जाता है। ऐसा बिजली अपव्यय MOSFETS में नहीं है। MOSFET का अन्य लाभ यह है कि यह केवल एक प्रकार के चार्ज वाहक के साथ संचालित होता है, यह एक छेद या इलेक्ट्रॉन हो। तो यह कम शोर है। यही कारण हैं कि MOSFETs डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स में लोकप्रिय विकल्प हैं। हमें उम्मीद है कि इस वीडियो ने आपको MOSFETs के कामकाज का एक स्पष्ट वैचारिक अवलोकन दिया है, और कृपया हमें समर्थन देना न भूलें
धन्यवाद।
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