వివిధ రకాల ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు వాటి పని

ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లో మూలం, గేట్, కాలువ వంటి మూడు ప్రాంతాలు ఉన్నాయి. వోల్టేజ్ స్థాయిని నియంత్రిస్తున్నందున వాటిని వోల్టేజ్ నియంత్రిత పరికరాలు అని పిలుస్తారు. విద్యుత్ ప్రవర్తనను నియంత్రించడానికి, బాహ్యంగా వర్తించే విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఎంచుకోవచ్చు, అందుకే ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు అని పిలుస్తారు. దీనిలో, మెజారిటీ ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల వల్ల ప్రస్తుత ప్రవాహాలు అంటే ఎలక్ట్రాన్లు, కాబట్టి దీనిని యూని-పోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ అని కూడా పిలుస్తారు. విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా నియంత్రించబడే కాలువ మరియు మూలం మధ్య తక్కువ పౌన frequency పున్య వాహకత కలిగిన మెగా ఓంలలో ఇది ప్రధానంగా అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ కలిగి ఉంటుంది. FET లు అత్యంత సమర్థవంతమైనవి, శక్తివంతమైనవి మరియు తక్కువ ఖర్చుతో ఉంటాయి.

ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్లు రెండు రకాలు, అంటే జంక్షన్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్లు (JFET) మరియు మెటల్ ఆక్సైడ్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్లు (MOSFET). ప్రస్తుతము n- ఛానల్ మరియు p- ఛానల్ అని పిలువబడే రెండు ఛానెళ్ల మధ్య వెళుతుంది.

జంక్షన్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ (JFET)

జంక్షన్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌కు పిఎన్ జంక్షన్ లేదు, కాని అధిక రెసిస్టివిటీ సెమీకండక్టర్ పదార్థాల స్థానంలో, అవి రెండు టెర్మినల్‌లతో డ్రెయిన్ లేదా సోర్స్ టెర్మినల్‌తో మెజారిటీ ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల ప్రవాహం కోసం ఎన్ & పి రకం సిలికాన్ ఛానెళ్లను ఏర్పరుస్తాయి. N- ఛానెల్‌లో, ప్రవాహం యొక్క ప్రవాహం ప్రతికూలంగా ఉంటుంది, అయితే p- ఛానల్ ప్రవాహం సానుకూలంగా ఉంటుంది.

JFET యొక్క పని:

JFET లో రెండు రకాల ఛానెల్స్ ఉన్నాయి: n- ఛానల్ JFET & p- ఛానల్ JFET

N- ఛానల్ JFET:

ఇక్కడ మేము రెండు షరతుల కొరకు n- ఛానల్ JFET యొక్క ప్రధాన ఆపరేషన్ గురించి ఈ క్రింది విధంగా చర్చించాలి:

మొదట, Vgs = 0, Vds సానుకూలంగా ఉన్న టెర్మినల్‌ను హరించడానికి చిన్న పాజిటివ్ వోల్టేజ్‌ను వర్తించండి. ఈ అనువర్తిత వోల్టేజ్ Vds కారణంగా, ఎలక్ట్రాన్లు మూలం నుండి ప్రవహించే ప్రవాహం కరెంట్ కరెంట్ ఐడిని కలిగిస్తాయి. కాలువ మరియు మూలం మధ్య ఛానెల్ ప్రతిఘటనగా పనిచేస్తుంది. N- ఛానెల్ ఏకరీతిగా ఉండనివ్వండి. కరెంట్ ఐడి ద్వారా వేర్వేరు వోల్టేజ్ స్థాయిలు ఏర్పాటు చేయబడతాయి మరియు మూలం నుండి కాలువకు కదులుతాయి. డ్రెయిన్ టెర్మినల్ వద్ద వోల్టేజీలు అత్యధికం మరియు సోర్స్ టెర్మినల్ వద్ద అతి తక్కువ. కాలువ రివర్స్ బయాస్ కాబట్టి క్షీణత పొర ఇక్కడ విస్తృతంగా ఉంటుంది.

Vds పెరుగుతుంది, Vgs = 0 V.

క్షీణత పొర పెరుగుతుంది, ఛానెల్ వెడల్పు తగ్గుతుంది. రెండు క్షీణత ప్రాంతాన్ని తాకిన స్థాయిలో Vds పెరుగుతుంది, ఈ పరిస్థితిని చిటికెడు-ఆఫ్ ప్రాసెస్ అని పిలుస్తారు మరియు పిన్చ్ ఆఫ్ వోల్టేజ్ Vp కి కారణమవుతుంది .

ఇక్కడ, ఐడి పించ్డ్ -ఆఫ్ 0 MA కి పడిపోతుంది మరియు ఐడి సంతృప్త స్థాయిలో చేరుకుంటుంది. Id తో Vgs = 0 అని పిలుస్తారు ప్రవాహ మూలం గరిష్ట కరెంట్ (Idss). Vp వద్ద Vds పెరిగింది, ఇక్కడ ప్రస్తుత ఐడి అదే విధంగా ఉంటుంది & JFET స్థిరమైన ప్రస్తుత వనరుగా పనిచేస్తుంది.

రెండవది, Vgs 0 కి సమానం కానప్పుడు , ప్రతికూల Vgs వర్తించు మరియు Vds మారుతూ ఉంటాయి. క్షీణత ప్రాంతం యొక్క వెడల్పు పెరుగుతుంది, ఛానెల్ ఇరుకైనది మరియు ప్రతిఘటన పెరుగుతుంది. తక్కువ కాలువ ప్రస్తుత ప్రవాహాలు & సంతృప్త స్థాయికి చేరుకుంటుంది. ప్రతికూల Vgs కారణంగా, సంతృప్త స్థాయి తగ్గుతుంది, ఐడి తగ్గుతుంది. చిటికెడు -ఆఫ్ వోల్టేజ్ నిరంతరం పడిపోతుంది. అందువల్ల దీనిని వోల్టేజ్ నియంత్రిత పరికరం అంటారు.

JFET యొక్క లక్షణాలు:

లక్షణాలు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్న వివిధ ప్రాంతాలను చూపించాయి:

ఓహ్మిక్ ప్రాంతం: Vgs = 0, క్షీణత పొర చిన్నది.

కట్-ఆఫ్ ప్రాంతం: ఛానల్ నిరోధకత గరిష్టంగా ఉన్నందున పిన్చ్ ఆఫ్ రీజియన్ అని కూడా పిలుస్తారు.

సంతృప్తత లేదా క్రియాశీల ప్రాంతం: కాలువ మూలం వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉన్న గేట్ సోర్స్ వోల్టేజ్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది.

విచ్ఛిన్న ప్రాంతం: కాలువ మరియు మూలం మధ్య వోల్టేజ్ నిరోధక ఛానెల్‌లో విచ్ఛిన్నానికి అధిక కారణం.

పి-ఛానల్ JFET:

p- ఛానల్ JFET n- ఛానల్ JFET వలె పనిచేస్తుంది కాని కొన్ని మినహాయింపులు సంభవించాయి, అనగా, రంధ్రాల కారణంగా, ఛానల్ కరెంట్ సానుకూలంగా ఉంది మరియు బయాసింగ్ వోల్టేజ్ ధ్రువణతను తిప్పికొట్టాలి.

క్రియాశీల ప్రాంతంలో కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది:

Id = Idss

డ్రెయిన్ సోర్స్ ఛానల్ నిరోధకత: Rds = డెల్టా Vds / డెల్టా ఐడి

మెటల్ ఆక్సైడ్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ (మోస్ఫెట్):

మెటల్ ఆక్సైడ్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను వోల్టేజ్ కంట్రోల్డ్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ అని కూడా అంటారు. ఇక్కడ, మెటల్ ఆక్సైడ్ గేట్ ఎలక్ట్రాన్లు గ్లాస్ అని పిలువబడే సిలికాన్ డయాక్సైడ్ యొక్క పలుచని పొర ద్వారా ఎన్-ఛానల్ & పి-ఛానల్ నుండి విద్యుత్తుగా ఇన్సులేట్ చేయబడతాయి.

కాలువ మరియు మూలం మధ్య ప్రవాహం ఇన్పుట్ వోల్టేజ్కు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

ఇది మూడు టెర్మినల్ పరికరం, గేట్, డ్రెయిన్ & సోర్స్. ఛానెల్‌ల పనితీరు ద్వారా రెండు రకాల మోస్‌ఫెట్ ఉన్నాయి, అంటే పి-ఛానల్ మోస్‌ఫెట్ & ఎన్-ఛానల్ మోస్‌ఫెట్.

మెటల్ ఆక్సైడ్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క రెండు రూపాలు ఉన్నాయి, అంటే క్షీణత రకం & వృద్ధి రకం.

క్షీణత రకం: దీనికి Vgs అవసరం, స్విచ్ ఆఫ్ చేయడానికి గేట్-సోర్స్ వోల్టేజ్ & క్షీణత మోడ్ సాధారణంగా మూసివేసిన స్విచ్‌కు సమానం.

Vgs = 0, Vgs సానుకూలంగా ఉంటే, ఎలక్ట్రాన్లు ఎక్కువ & Vgs ప్రతికూలంగా ఉంటే, ఎలక్ట్రాన్లు తక్కువగా ఉంటాయి.

వృద్ధి రకం: దీనికి Vgs అవసరం, స్విచ్ ఆన్ చేయడానికి గేట్ సోర్స్ వోల్టేజ్ & మెరుగుదల మోడ్ సాధారణంగా ఓపెన్ స్విచ్‌కు సమానం.

ఇక్కడ, అదనపు టెర్మినల్ గ్రౌండింగ్లో ఉపయోగించే ఉపరితలం.

గేట్ సోర్స్ వోల్టేజ్ (Vgs) థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ (Vth) కంటే ఎక్కువ

ట్రాన్సిస్టర్‌ల కోసం బయాసింగ్ మోడ్‌లు:

బయాసింగ్ రెండు పద్ధతుల ద్వారా చేయవచ్చు, అనగా ఫార్వర్డ్ బయాసింగ్ మరియు రివర్స్ బయాసింగ్ అయితే పక్షపాతాన్ని బట్టి, ఈ క్రింది విధంగా నాలుగు వేర్వేరు సర్క్యూట్లు బయాసింగ్ ఉన్నాయి:

స్థిర బేస్ బయాస్ మరియు స్థిర రెసిస్టెన్స్ బయాస్:

చిత్రంలో, బేస్ రెసిస్టర్ Rb బేస్ మరియు Vcc మధ్య కనెక్ట్ చేయబడింది. వోల్టేజ్ డ్రాప్ Rb కారణంగా బేస్ ఉద్గారిణి జంక్షన్ ముందుకు పక్షపాతంగా ఉంటుంది, దీని ద్వారా Ib ప్రవహిస్తుంది. ఇక్కడ నుండి ఇబి పొందబడింది:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb

ఇది తక్కువ ఉష్ణ స్థిరత్వానికి దారితీసే స్థిరత్వ కారకం (బీటా +1) కు దారితీస్తుంది. ఇక్కడ వోల్టేజీలు మరియు ప్రవాహాల వ్యక్తీకరణలు అనగా, Vb = Vbe = Vcc-IbRb Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce Ic = బీటా ఇబ్ Ie = Ic

కలెక్టర్ అభిప్రాయ పక్షపాతం:

ఈ చిత్రంలో, బేస్ రెసిస్టర్ Rb కలెక్టర్ మరియు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ టెర్మినల్ అంతటా కనెక్ట్ చేయబడింది. అందువల్ల బేస్ వోల్టేజ్ Vb మరియు కలెక్టర్ వోల్టేజ్ Vc దీని ద్వారా ఒకదానికొకటి సమానంగా ఉంటాయి

Vb = Vc-IbRb ఎక్కడ, Vb = Vcc- (Ib + Ic) Rc

ఈ సమీకరణాల ద్వారా, IC తగ్గుతుంది VC తగ్గించే, Ib స్వయంచాలకంగా IC తగ్గించడం.

ఇక్కడ, (బీటా +1) కారకం ఒకటి కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఐబి యాంప్లిఫైయర్ లాభాలను తగ్గించడానికి దారితీస్తుంది.

కాబట్టి, వోల్టేజీలు మరియు ప్రవాహాలను ఇలా ఇవ్వవచ్చు-

Vb = Vbe Ic = బీటా Ib Ie దాదాపు Ib కి సమానం

ద్వంద్వ అభిప్రాయ పక్షపాతం:

ఈ చిత్రంలో, ఇది కలెక్టర్ ఫీడ్‌బ్యాక్ బేసింగ్ సర్క్యూట్లో సవరించిన రూపం. దీనికి అదనపు సర్క్యూట్ R1 ఉన్నందున ఇది స్థిరత్వాన్ని పెంచుతుంది. అందువల్ల, బేస్ నిరోధకత పెరుగుదల బీటాలో వ్యత్యాసాలకు దారితీస్తుంది, అంటే లాభం.

ఇప్పుడు, I1 = 0.1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = బీటా Ib Ie దాదాపు Ic కి సమానం

ఉద్గారిణి నిరోధకంతో స్థిర పక్షపాతం:

ఈ చిత్రంలో, ఇది స్థిర బయాస్ సర్క్యూట్ వలె ఉంటుంది, అయితే దీనికి అదనపు ఉద్గారిణి నిరోధకం Re కనెక్ట్ చేయబడింది. ఉష్ణోగ్రత కారణంగా Ic పెరుగుతుంది, అంటే కూడా పెరుగుతుంది, ఇది మళ్లీ Re అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను పెంచుతుంది. ఇది Vc లో తగ్గింపుకు దారితీస్తుంది, IB ని తగ్గిస్తుంది, ఇది iC ని దాని సాధారణ విలువకు తిరిగి తెస్తుంది. వో ఉనికి ద్వారా వోల్టేజ్ లాభం తగ్గుతుంది.

ఇప్పుడు, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie దాదాపు Ic కి సమానం

ఉద్గారిణి పక్షపాతం:

ఈ చిత్రంలో, రెండు సరఫరా వోల్టేజీలు Vcc & Ve సమానమైనవి కాని ధ్రువణతకు విరుద్ధంగా ఉన్నాయి. ఇక్కడ, వీ ముందుకు బేస్ ఎమిటర్ జంక్షన్‌కు Re & Vcc చేత పక్షపాతంతో కలెక్టర్ బేస్ జంక్షన్‌కు రివర్స్ బయాస్ ఉంది.

ఇప్పుడు, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie దాదాపు Ib ఎక్కడ, Re >> Rb / beta Vee >> Vbe

ఇది స్థిరమైన ఆపరేటింగ్ పాయింట్ ఇస్తుంది.

ఉద్గారిణి అభిప్రాయ పక్షపాతం:

ఈ చిత్రంలో, ఇది అధిక స్థిరత్వం కోసం కలెక్టర్ రెండింటినీ ఫీడ్‌బ్యాక్ & ఉద్గారిణి అభిప్రాయంగా ఉపయోగిస్తుంది. ఉద్గారిణి ప్రస్తుత Ie యొక్క ప్రవాహం కారణంగా, ఉద్గారిణి నిరోధకం Re అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ సంభవిస్తుంది, కాబట్టి ఉద్గారిణి బేస్ జంక్షన్ ఫార్వర్డ్ బయాస్ అవుతుంది. ఇక్కడ, ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది, Ic పెరుగుతుంది, అంటే కూడా పెరుగుతుంది. ఇది Re వద్ద వోల్టేజ్ డ్రాప్‌కు దారితీస్తుంది, కలెక్టర్ వోల్టేజ్ VC తగ్గుతుంది & Ib కూడా తగ్గుతుంది. దీని ఫలితంగా అవుట్పుట్ లాభం తగ్గుతుంది. వ్యక్తీకరణలను ఇలా ఇవ్వవచ్చు:

Irb = 0.1 Ic = Ib + I1 Ve = IeRe = 0.1Vcc Vc = Vcc- (Ic + Irb) Rc Vb = Vbe + Ve = I ₁ R1 = Vc- (I ₁ + Ib0Rb) Ic = beta Ib Ie దాదాపు సమానం నేను సి

వోల్టేజ్ డివైడర్ బయాస్:

ఈ చిత్రంలో, ఇది ట్రాన్సిస్టర్‌ను పక్షపాతం చేయడానికి రెసిస్టర్ R1 & R2 యొక్క వోల్టేజ్ డివైడర్ రూపాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. R2 వద్ద వోల్టేజ్ రూపాలు బేస్ వోల్టేజ్ అవుతుంది, ఎందుకంటే ఇది బేస్-ఉద్గారిణి జంక్షన్‌ను ముందుకు పక్షపాతం చేస్తుంది. ఇక్కడ, I2 = 10Ib.

వోల్టేజ్ డివైడర్ కరెంట్‌ను విస్మరించడానికి ఇది జరుగుతుంది మరియు బీటా విలువలో మార్పులు సంభవిస్తాయి.

Ib = Vcc R2 / R1 + R2 Ve = Ie Re Vb = I2 R2 = Vbe + Ve

బీటా & విబి రెండింటిలో మార్పులను ఐసి అడ్డుకుంటుంది, దీని ఫలితంగా 1. స్థిరత్వం కారకం వస్తుంది. దీనిలో, ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల ద్వారా ఐసి పెరుగుతుంది, అనగా ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ వీ పెరుగుదల ద్వారా పెరుగుతుంది, ఇది బేస్ వోల్టేజ్ విబిని తగ్గిస్తుంది. దీని ఫలితంగా బేస్ కరెంట్ ఐబి మరియు ఐసి దాని వాస్తవ విలువలకు తగ్గుతాయి.

ట్రాన్సిస్టర్‌ల అనువర్తనాలు

• వోల్టేజ్ మరియు పవర్ యాంప్లిఫైయర్ల వంటి ఎలక్ట్రానిక్ అనువర్తనంలో చాలా భాగాలకు ట్రాన్సిస్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి.
• అనేక సర్క్యూట్లలో స్విచ్లుగా ఉపయోగిస్తారు.
• డిజిటల్ లాజిక్ సర్క్యూట్లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, AND, NOT మొదలైనవి.
• ప్రతిదానిలో ట్రాన్సిస్టర్లు చొప్పించబడతాయి, అంటే కంప్యూటర్లకు స్టవ్ టాప్స్.
• మైక్రోప్రాసెసర్‌లో చిప్‌లుగా ఉపయోగిస్తారు, దీనిలో బిలియన్ల ట్రాన్సిస్టర్‌లు దాని లోపల కలిసిపోతాయి.
• మునుపటి రోజుల్లో, వాటిని రేడియోలు, టెలిఫోన్ పరికరాలు, వినికిడి తలలు మొదలైన వాటిలో ఉపయోగిస్తారు.
• అలాగే, వాటిని పెద్ద పరిమాణాలలో వాక్యూమ్ గొట్టాలలో ముందు ఉపయోగిస్తారు.
• సౌండ్ సిగ్నల్స్ ను ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్స్ గా మార్చడానికి మైక్రోఫోన్లలో వీటిని ఉపయోగిస్తారు.