MOSFET ওভারভিউ

পাওয়ার MOSFET জংশন টাইপ এবং ইনসুলেটেড গেট টাইপ এও বিভক্ত, তবে সাধারণত প্রধানত ইনসুলেটেড গেট টাইপ MOSFET (মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর FET) বোঝায়, যাকে পাওয়ার MOSFET (পাওয়ার MOSFET) বলা হয়। জংশন টাইপ পাওয়ার ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টরকে সাধারণত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ইন্ডাকশন ট্রানজিস্টর (স্ট্যাটিক ইন্ডাকশন ট্রানজিস্টর - SIT) বলা হয়। ড্রেন কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করার জন্য এটি গেট ভোল্টেজ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, ড্রাইভ সার্কিটটি সহজ, সামান্য ড্রাইভ পাওয়ার প্রয়োজন, দ্রুত স্যুইচিং গতি, উচ্চ অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি, তাপ স্থিতিশীলতা এর চেয়ে ভালজিটিআর, কিন্তু এর বর্তমান ক্ষমতা ছোট, কম ভোল্টেজ, সাধারণত শুধুমাত্র পাওয়ারের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য 10kW এর বেশি পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস নয়।

1. পাওয়ার MOSFET গঠন এবং অপারেটিং নীতি

পাওয়ার MOSFET প্রকার: পরিবাহী চ্যানেল অনুযায়ী P-চ্যানেল এবং N-চ্যানেল বিভক্ত করা যেতে পারে। গেট ভোল্টেজ প্রশস্ততা অনুযায়ী ভাগ করা যেতে পারে; অবক্ষয় প্রকার; যখন গেট ভোল্টেজ শূন্য হয় যখন একটি পরিবাহী চ্যানেলের অস্তিত্বের মধ্যে ড্রেন-উৎস মেরু, বর্ধিত; N (P) চ্যানেল ডিভাইসের জন্য, একটি পরিবাহী চ্যানেলের অস্তিত্বের আগে গেট ভোল্টেজ শূন্যের চেয়ে বেশি (এর চেয়ে কম), পাওয়ার MOSFET প্রধানত এন-চ্যানেল উন্নত।

1.1 শক্তিMOSFETগঠন　　

পাওয়ার MOSFET অভ্যন্তরীণ গঠন এবং বৈদ্যুতিক প্রতীক; এর পরিবাহী শুধুমাত্র একটি পোলারিটি ক্যারিয়ার (পলি) পরিবাহীতে জড়িত, একটি ইউনিপোলার ট্রানজিস্টর। কন্ডাক্টিং মেকানিজম কম-পাওয়ার MOSFET-এর মতোই, কিন্তু গঠনে একটি বড় পার্থক্য রয়েছে, কম-পাওয়ার MOSFET হল একটি অনুভূমিক পরিবাহী যন্ত্র, পাওয়ার MOSFET বেশিরভাগ উল্লম্ব পরিবাহী কাঠামো, যা VMOSFET (উল্লম্ব MOSFET) নামেও পরিচিত। , যা MOSFET ডিভাইসের ভোল্টেজ এবং বর্তমান সহ্য করার ক্ষমতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে।

উল্লম্ব পরিবাহী কাঠামোর পার্থক্য অনুসারে, তবে VVMOSFET এর উল্লম্ব পরিবাহিতা অর্জনের জন্য V- আকৃতির খাঁজ ব্যবহারে বিভক্ত এবং VDMOSFET এর একটি উল্লম্ব পরিবাহী ডাবল-ডিফিউজড MOSFET কাঠামো রয়েছে (উল্লম্ব ডাবল-ডিফিউজড)MOSFET), এই কাগজটি মূলত VDMOS ডিভাইসের উদাহরণ হিসেবে আলোচনা করা হয়েছে।

একাধিক সমন্বিত কাঠামোর জন্য পাওয়ার MOSFETs, যেমন ইন্টারন্যাশনাল রেকটিফায়ার (আন্তর্জাতিক সংশোধনকারী) HEXFET একটি ষড়ভুজ ইউনিট ব্যবহার করে; Siemens (Siemens) SIPMOSFET একটি বর্গ ইউনিট ব্যবহার করে; Motorola (Motorola) TMOS "পিন" আকৃতি বিন্যাস দ্বারা একটি আয়তক্ষেত্রাকার ইউনিট ব্যবহার করে।

1.2 পাওয়ার MOSFET অপারেশন নীতি

কাট-অফ: ড্রেন-সোর্স খুঁটি এবং পজিটিভ পাওয়ার সাপ্লাইয়ের মধ্যে, ভোল্টেজের মধ্যে গেট-সোর্স খুঁটি শূন্য। পি বেস অঞ্চল এবং N ড্রিফট অঞ্চল পিএন জংশন J1 বিপরীত পক্ষপাতের মধ্যে গঠিত, ড্রেন-উৎস খুঁটির মধ্যে কোনও বর্তমান প্রবাহ নেই।

পরিবাহিতা: গেট-সোর্স টার্মিনালগুলির মধ্যে একটি ইতিবাচক ভোল্টেজ ইউজিএস প্রয়োগ করা হলে, গেটটি উত্তাপিত হয়, তাই কোনও গেট কারেন্ট প্রবাহিত হয় না। যাইহোক, গেটের ধনাত্মক ভোল্টেজ এর নীচের P-অঞ্চলের ছিদ্রগুলিকে দূরে ঠেলে দেবে এবং P-অঞ্চলের অলিগন-ইলেক্ট্রনগুলিকে গেটের নীচে P-অঞ্চলের পৃষ্ঠে আকৃষ্ট করবে যখন UGS এর চেয়ে বেশি হবে। UT (টার্ন-অন ভোল্টেজ বা থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ), গেটের নীচে P-অঞ্চলের পৃষ্ঠে ইলেকট্রনের ঘনত্ব হবে গর্তের ঘনত্ব, যাতে পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরটি একটি এন-টাইপে উল্টে যায় এবং একটি উল্টানো স্তরে পরিণত হয় এবং উল্টানো স্তরটি একটি এন-চ্যানেল গঠন করে এবং পিএন জংশন J1 অদৃশ্য, নিষ্কাশন এবং উত্স পরিবাহী করে তোলে।

1.3 পাওয়ার MOSFET-এর মৌলিক বৈশিষ্ট্য

1.3.1 স্ট্যাটিক বৈশিষ্ট্য।

ড্রেন কারেন্ট আইডি এবং গেট সোর্সের মধ্যে ভোল্টেজ UGS-এর মধ্যে সম্পর্ককে MOSFET-এর স্থানান্তর বৈশিষ্ট্য বলা হয়, ID বড়, ID এবং UGS-এর মধ্যে সম্পর্ক প্রায় রৈখিক, এবং বক্ররেখার ঢালকে ট্রান্সকন্ডাক্টেন্স Gfs হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। .

MOSFET এর ড্রেন ভোল্ট-অ্যাম্পিয়ার বৈশিষ্ট্য (আউটপুট বৈশিষ্ট্য): কাটঅফ অঞ্চল (জিটিআর-এর কাটঅফ অঞ্চলের সাথে সম্পর্কিত); স্যাচুরেশন অঞ্চল (জিটিআর-এর পরিবর্ধন অঞ্চলের সাথে সম্পর্কিত); নন-স্যাচুরেশন অঞ্চল (জিটিআর-এর স্যাচুরেশন অঞ্চলের সাথে সম্পর্কিত)। পাওয়ার MOSFET স্যুইচিং অবস্থায় কাজ করে, অর্থাৎ, এটি কাটঅফ অঞ্চল এবং অ-স্যাচুরেশন অঞ্চলের মধ্যে পিছনে এবং পিছনে সুইচ করে। পাওয়ার MOSFET এর ড্রেন-সোর্স টার্মিনালগুলির মধ্যে একটি পরজীবী ডায়োড রয়েছে এবং ড্রেন-সোর্স টার্মিনালগুলির মধ্যে একটি বিপরীত ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হলে ডিভাইসটি পরিচালনা করে। পাওয়ার MOSFET-এর অন-স্টেট রেজিস্ট্যান্সের একটি ইতিবাচক তাপমাত্রা সহগ রয়েছে, যা ডিভাইসগুলি সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকলে বর্তমানকে সমান করার জন্য অনুকূল।

1.3.2 গতিশীল চরিত্রায়ন;

তার পরীক্ষা সার্কিট এবং সুইচিং প্রক্রিয়া তরঙ্গরূপ.

চালু করার প্রক্রিয়া; চালু করার বিলম্বের সময় td(on) - সামনের মুহূর্ত এবং uGS = UT এবং iD দেখাতে শুরু করার মুহুর্তের মধ্যে সময়কাল; উত্থান সময় tr- সেই সময়কাল যখন uGS uT থেকে গেট ভোল্টেজ UGSP-তে উঠে যেখানে MOSFET অ-স্যাচুরেটেড অঞ্চলে প্রবেশ করে; iD-এর স্থির অবস্থার মান ড্রেন সাপ্লাই ভোল্টেজ, UE এবং ড্রেন দ্বারা নির্ধারিত হয় UGSP-এর মাত্রা iD-এর স্থির অবস্থার মানের সাথে সম্পর্কিত। UGS UGSP-এ পৌঁছানোর পর, এটি স্থিতিশীল অবস্থায় না পৌঁছানো পর্যন্ত এটি ক্রমাগত বাড়তে থাকে, কিন্তু iD অপরিবর্তিত থাকে। টার্ন-অন টাইম টন-টার্ন-অন বিলম্বের সময় এবং ওঠার সময়ের যোগফল।

অফ ডিলে টাইম টিডি(অফ)-যে সময়কাল থেকে আইডি শূন্য থেকে কমতে শুরু করে শূন্যে নেমে আসে, Cin টাকা এবং RG এর মাধ্যমে ডিসচার্জ হয় এবং uGS একটি সূচকীয় বক্ররেখা অনুসারে UGSP-এ পড়ে।

পতনের সময় tf- যে সময়কাল থেকে uGS UGSP থেকে ক্রমাগত হ্রাস পায় এবং iD হ্রাস পায় যতক্ষণ না uGS < UT এ চ্যানেলটি অদৃশ্য হয়ে যায় এবং ID শূন্যে নেমে আসে। টার্ন-অফ টাইম অফ- টার্ন-অফ বিলম্বের সময় এবং পতনের সময়ের সমষ্টি।

1.3.3 MOSFET স্যুইচিং গতি।

MOSFET স্যুইচিং গতি এবং Cin চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের একটি দুর্দান্ত সম্পর্ক রয়েছে, ব্যবহারকারী Cin কমাতে পারে না, তবে ড্রাইভিং সার্কিটের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের রুপি কমাতে পারে সময় ধ্রুবক কমাতে, সুইচিং গতি বাড়াতে, MOSFET শুধুমাত্র পলিট্রনিক পরিবাহিতা উপর নির্ভর করে, কোন অলিগোট্রনিক স্টোরেজ প্রভাব নেই, এবং এইভাবে শাটডাউন প্রক্রিয়া খুব দ্রুত হয়, এর স্যুইচিং সময় 10-100ns, অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি 100kHz বা তার বেশি হতে পারে, প্রধান শক্তি ইলেকট্রনিক ডিভাইসের সর্বোচ্চ।

ক্ষেত্র-নিয়ন্ত্রিত ডিভাইসগুলির জন্য বিশ্রামে প্রায় কোনও ইনপুট কারেন্টের প্রয়োজন হয় না। যাইহোক, স্যুইচিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, ইনপুট ক্যাপাসিটর চার্জ করা এবং ডিসচার্জ করা প্রয়োজন, যার জন্য এখনও একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ড্রাইভিং শক্তি প্রয়োজন। সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি যত বেশি হবে, ড্রাইভের শক্তি তত বেশি হবে।

1.4 গতিশীল কর্মক্ষমতা উন্নতি

ডিভাইস অ্যাপ্লিকেশন ছাড়াও ডিভাইসের ভোল্টেজ, বর্তমান, ফ্রিকোয়েন্সি বিবেচনা করার জন্য, তবে কীভাবে ডিভাইসটিকে রক্ষা করতে হবে তার প্রয়োগে মাস্টার থাকতে হবে, ডিভাইসটিকে ক্ষতির ক্ষণস্থায়ী পরিবর্তন না করতে হবে। অবশ্যই থাইরিস্টর দুটি বাইপোলার ট্রানজিস্টরের সংমিশ্রণ, বৃহৎ এলাকার কারণে একটি বড় ক্যাপাসিট্যান্সের সাথে মিলিত, তাই এর dv/dt ক্ষমতা আরও ঝুঁকিপূর্ণ। di/dt এর জন্য এটির একটি বর্ধিত পরিবাহী অঞ্চলের সমস্যাও রয়েছে, তাই এটি বেশ গুরুতর সীমাবদ্ধতাও আরোপ করে।

পাওয়ার MOSFET এর ক্ষেত্রে বেশ ভিন্ন। এর dv/dt এবং di/dt ক্ষমতা প্রায়ই প্রতি ন্যানোসেকেন্ডে (প্রতি মাইক্রোসেকেন্ডের পরিবর্তে) ক্ষমতার পরিপ্রেক্ষিতে অনুমান করা হয়। কিন্তু তা সত্ত্বেও, এর গতিশীল কর্মক্ষমতা সীমাবদ্ধতা রয়েছে। এগুলি একটি পাওয়ার MOSFET এর মৌলিক কাঠামোর পরিপ্রেক্ষিতে বোঝা যায়।

একটি পাওয়ার MOSFET এবং এর সংশ্লিষ্ট সমতুল্য সার্কিটের গঠন। ডিভাইসের প্রায় প্রতিটি অংশে ক্যাপাসিট্যান্স ছাড়াও, এটি অবশ্যই বিবেচনা করা উচিত যে MOSFET এর সমান্তরালভাবে সংযুক্ত একটি ডায়োড রয়েছে। একটি নির্দিষ্ট দৃষ্টিকোণ থেকে, একটি পরজীবী ট্রানজিস্টরও রয়েছে। (ঠিক যেমন একটি IGBT এর একটি পরজীবী থাইরিস্টর আছে)। এগুলি MOSFET-এর গতিশীল আচরণের অধ্যয়নের গুরুত্বপূর্ণ কারণ।

প্রথমত MOSFET কাঠামোর সাথে সংযুক্ত অভ্যন্তরীণ ডায়োডের কিছু তুষারপাতের ক্ষমতা রয়েছে। এটি সাধারণত একক তুষারপাতের ক্ষমতা এবং পুনরাবৃত্তিমূলক তুষারপাতের ক্ষমতার পরিপ্রেক্ষিতে প্রকাশ করা হয়। যখন বিপরীত di/dt বড় হয়, ডায়োডটি খুব দ্রুত পালস স্পাইকের শিকার হয়, যার তুষারপাত অঞ্চলে প্রবেশ করার সম্ভাবনা থাকে এবং একবার তুষারপাতের ক্ষমতা অতিক্রম হয়ে গেলে ডিভাইসটিকে সম্ভাব্য ক্ষতি করতে পারে। যেকোনো PN জংশন ডায়োডের মতো, এর গতিশীল বৈশিষ্ট্যগুলি যাচাই করা বেশ জটিল। এগুলি একটি পিএন জংশন সামনের দিকে পরিচালিত এবং বিপরীত দিকে ব্লক করার সাধারণ ধারণা থেকে খুব আলাদা। যখন কারেন্ট দ্রুত কমে যায়, তখন ডায়োড রিভার্স রিকভারি টাইম নামে পরিচিত সময়ের জন্য তার বিপরীত ব্লক করার ক্ষমতা হারায়। এমন একটি সময়ও আছে যখন PN জংশনকে দ্রুত সঞ্চালন করতে হয় এবং খুব কম প্রতিরোধ দেখায় না। একবার পাওয়ার MOSFET-এ ডায়োডে ফরোয়ার্ড ইনজেকশন হয়ে গেলে, ইনজেকশন দেওয়া সংখ্যালঘু বাহকগুলি একটি মাল্টিট্রনিক ডিভাইস হিসাবে MOSFET-এর জটিলতা বাড়ায়।

ক্ষণস্থায়ী শর্তগুলি লাইনের অবস্থার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, এবং এই দিকটি প্রয়োগে যথেষ্ট মনোযোগ দেওয়া উচিত। সংশ্লিষ্ট সমস্যাগুলি বোঝার এবং বিশ্লেষণের সুবিধার্থে ডিভাইসটির গভীর জ্ঞান থাকা গুরুত্বপূর্ণ৷