MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටරය
FET ට්‍රාන්සිස්ටර වර්ගයට අයත් වන අනෙක් ට්‍රාන්සිස්ටර වර්ගය MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ට්‍රාන්සිස්ටර වේ. මෙම ට්‍රාන්සිස්ටරය Insulated Gate FET ලෙසද හදුන්වනු ලබයි.එම නිසා පොදුවේ ප්‍රයෝගික භාවිතයන් හිදී මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර IGFET හෝ MOSFET ලෙස හදුන්වනු ලබයි.
අද වන විට JFET ට්‍රාන්සිස්ටර වලට වඩා පරිපථ වලදී MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර වැඩි වශයෙන් භාවිතා වේ.එසේ යොදාගැනීමට හේතු වන්නේ MOSFET හී ක්‍රියාකාරිත්වය ඉහල වීමයි.එනම් මෙහි ගේට් හා සෝර්ස් අග්‍ර අතර සම්භාදක අගය( input impidence) ඉතා ඉහල වේ.එම නිසා මෙය කුඩා වොල්ටීයතා වෙනසකට උවද ඉතා සංවේදී වේ.එනම් ස්ථිතික විදුලියෙන් පවා මෙහි ක්‍රියාකාරිත්වය සිදු විය හැක.එම නිසා මෙම MOSFET සහිත පරිපථ අතින් ඇල්ලීමෙන් වැලකිය යුතුය.මෙම කරුනු අනුව පැහැදිලි වන්නේ මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර වල සංවේදී තාව ඉතා ඉහල වන බවයි.මෙම ට්‍රාන්සිස්ටරවල සංවේදීතාව ඉතා ඉහල නිසා, මයික්‍රෝප්‍රොසෙසර්,මයික්‍රෝකොන්ට්‍රෝලර්,මෙමරි Ic ආදී සංගෘහික පරිපථ නිර්මාණය කිරීමට ද යොදාගනු ලබන්නේ මෙම MOSFET වේ.
එසේම මෙම MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර උසස් ක්‍රියාකාරිත්වයක් ඇතිවන ලෙස ඉතා කුඩාව නිර්මාණය කල හැක.එම නිසා MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර වැඩි වශයෙන් SMD ආකාරයෙන් ද නිර්මාණය කරනු දැකිය හැක.
MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර ද බැලු බැල්මටම JFET ට්‍රාන්සිස්ටර මෙන් අග්‍ර තුනකින් සමන්විත වන අතර එම අග්‍රද JFET මෙන් ඩ්‍රේන් (D), සෝර්ස් (S) සහ ගේට් (G) ලෙස හදුන්වනු ලබයි.එහෙත් ඇත්තටම මෙහි අග්‍ර හතරක් ඇත.එම හතරවන අග්‍රය body හෝ substrate ලෙස හැදින්වේ.බොහෝ ට්‍රාන්සිස්ටරවල එම අග්‍රය අභ්‍යන්තරයෙන් සෝර්ස් අග්‍රය සමග සම්බන්ද කර පිටතට අග්‍ර තුනක් පමණක් ලබා ගනු ලබන අතර සමහර ට්‍රාන්සිස්ටර වල එම අග්‍ර හතරම පිටතට ගනු ලබයි. එසේම මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර වර්ගය ද P වර්ගයේ හා N වර්ගයේ යන දෙයාකාරයෙන්ම පවතී.
අද වන විට JFET ට්‍රාන්සිස්ටර වලට වඩා පරිපථ වලදී MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර වැඩි වශයෙන් භාවිතා වේ.එසේ යොදාගැනීමට හේතු වන්නේ MOSFET හී ක්‍රියාකාරිත්වය ඉහල වීමයි.එනම් මෙහි ගේට් හා සෝර්ස් අග්‍ර අතර සම්භාදක අගය( input impidence) ඉතා ඉහල වේ.එම නිසා මෙය කුඩා වොල්ටීයතා වෙනසකට උවද ඉතා සංවේදී වේ.එනම් ස්ථිතික විදුලියෙන් පවා මෙහි ක්‍රියාකාරිත්වය සිදු විය හැක.එම නිසා මෙම MOSFET සහිත පරිපථ අතින් ඇල්ලීමෙන් වැලකිය යුතුය.මෙම කරුනු අනුව පැහැදිලි වන්නේ මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර වල සංවේදී තාව ඉතා ඉහල වන බවයි.මෙම ට්‍රාන්සිස්ටරවල සංවේදීතාව ඉතා ඉහල නිසා, මයික්‍රෝප්‍රොසෙසර්,මයික්‍රෝකොන්ට්‍රෝලර්,මෙමරි Ic ආදී සංගෘහික පරිපථ නිර්මාණය කිරීමට ද යොදාගනු ලබන්නේ මෙම MOSFET වේ.
එසේම මෙම MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර උසස් ක්‍රියාකාරිත්වයක් ඇතිවන ලෙස ඉතා කුඩාව නිර්මාණය කල හැක.එම නිසා MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර වැඩි වශයෙන් SMD ආකාරයෙන් ද නිර්මාණය කරනු දැකිය හැක.
MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර ද බැලු බැල්මටම JFET ට්‍රාන්සිස්ටර මෙන් අග්‍ර තුනකින් සමන්විත වන අතර එම අග්‍රද JFET මෙන් ඩ්‍රේන් (D), සෝර්ස් (S) සහ ගේට් (G) ලෙස හදුන්වනු ලබයි.එහෙත් ඇත්තටම මෙහි අග්‍ර හතරක් ඇත.එම හතරවන අග්‍රය body හෝ substrate ලෙස හැදින්වේ.බොහෝ ට්‍රාන්සිස්ටරවල එම අග්‍රය අභ්‍යන්තරයෙන් සෝර්ස් අග්‍රය සමග සම්බන්ද කර පිටතට අග්‍ර තුනක් පමණක් ලබා ගනු ලබන අතර සමහර ට්‍රාන්සිස්ටර වල එම අග්‍ර හතරම පිටතට ගනු ලබයි. එසේම මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර වර්ගය ද P වර්ගයේ හා N වර්ගයේ යන දෙයාකාරයෙන්ම පවතී.
MOSFET හී නිර්මාණය හා ක්‍රියාකාරිත්වය
MOSFET නිර්මාණය කරන ආකාරය JFET නිර්මාණය කරන ආකාරයට වඩා වෙනස් ආකාරයකින් සිදු වේ.ඉහත රූපයේ ආකාරයට අධි ප්‍රතිරෝධි අර්ධ සංනායක (Chanel) කොටස මත එම අර්ධ සංනායක කොටසට විරුද්ධ අර්ධ සංනායක කොටස් දෙකක් අන්තර් ගත කරනු ලබයි.එම අර්ධ සංනායක කොටස් වලට සංනායක කොටස් සම්බන්ද කිරීම මගින් ඩ්‍රේන් අග්‍රය හා සෝර්ස් අග්‍රය නිර්මාණය කරගනු ලබයි. ගේට් අග්‍රය නිර්මාණය කර ගැනීම සදහා ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අතර ඇති අධි ප්‍රතිරෝධි අර්ධ සංනායක කොටස මතට විද්‍යුත් පරිවාරක ද්‍රව්‍යයක් යොදාගනු ලබයි.අනතුරුව ඒ මත සංනායක කොටසක් සම්බන්ද කිරීම මගින් ගේට් අග්‍රය නිර්මාණය කරගනු ලබයි. මෙහිදී පරිවාරක ද්‍රව්‍ය සදහා Si02 වැනි මෙටල් ඔක්සයිඩයක් යොදාගනු ලබයි. එසේම මෙම පරිවාරක ද්‍රව්‍ය යෙදීම නිසා ගේට් අග්‍රය chanel කොටසෙන් Insulation වේ.මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර සදහා IGFET හා MOSFET ලෙස නම් යොදන්නේ මෙම හේතු නිසා වේ. එසේම බොඩි අග්‍රය chanel කොටස සමග සංනායක කොටසක් සම්බන්ද කිරීම මගින් නිර්මාණය කරගනු ලබයි.
MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර නිර්මාණය කරන ආකාරය JFET ට්‍රාන්සිස්ටර නිර්මාණය කරන ආකාරයට වඩා වෙනස් ආකාරයකින් සිදු වුවද භාහිරින් සිදු වන ක්‍රියාකාරිත්වය එකම අකාරයට සිදු වේ.එනම් JFET මෙන්ම MOSFET ද, ගේට් අග්‍රය හරහා ධාරාවක් නොමැතිව වෝල්ටීයතාවය මගින් පාලනය වන ප්‍රතිරෝධකයක් ලෙස ක්‍රියා කරයි.එනම් ගේට් අග්‍රය හරහා ඇති කරන කුඩා වෝල්ටීයතාවය මගින් ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අතර ගලායන ප්‍රධාන ධාරාව පාලනය කිරීම සිදු වේ.
ඒ අනුව මෙහිදී ද සිදු වන්නේ ගේට් අග්‍රය මත ඇතිකරන වෝල්ටීයතාවය අනුව ඩ්‍රේන් සහ සෝර්ස් අතර නාලිකාවේ පළල වෙනස් කරමින් ධාරාව ගැලීමට ඉඩ සැලැස්වීමයි.එය සිදුවන ආකාරය මෙලෙස පැහැදිලි කර ගත හැක.
පහත රූපයේ දැක්වෙන ආකාරයට ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අග්‍ර අතර
වෝල්ටීයතාවයක් ඇති කල විට,එම අග්‍ර සම්බන්ද අර්ධ සංනායක වටා depletion layers එකක් ඇති වේ.
මෙම තත්වය යටතේ ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අග්‍ර අතර ධාරාවක් ගැලීම සිදු විය නොහැක.ඉන් අනතුරුව ගේට් අග්‍රය හරහා පහත දැක්වෙන ආකාරයට වොල්ටීයතාවයක් ඇති කල විට ඇතිවන තත්වය දෙස බලමු.
මෙහි ගේට් අග්‍රය හා Body අග්‍රය විද්‍යුත් පරිවාරක ද්‍රවයකින් වෙන්ව ඇත.අප දන්නවා සංනායක තහඩු දෙකක් සමාන්තරව තබා වෝල්ටීයතාවයක් ඇති කල විට එය ධාරිත්‍රකයක් ලෙස ක්‍රියාත්මක වන අතර, මෙම තහඩු දෙක අතර පරිවාරක ද්‍රව්‍යයක් ඇති විට එම ධාරිත්‍රක ක්‍රියාව හොදින් සිදු වේ.එම නිසා මෙම අග්‍ර දෙකද ධාරිත්‍රකයක් ලෙස ක්‍රියාත්මක වේ.දැන් මෙම අග්‍ර හරහා වෝල්ටීයතාවයක් ඇති කල විට ගේට් අග්‍රයේ සිට Body අග්‍රය දෙසට විද්‍යුත් ක්ෂත්‍රයක් ඇති වේ.දැන් මෙහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන් අර්ධ සංනායක කොටස් වටා ඇති depletion layers එක බිදී පහත දැක්වෙන ආකාරයට ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අග්‍ර සම්බන්ද කරමින් chanel කොටස විවෘත්ත වේ.දැන් මෙම තත්වය යටතේ ඩ්‍රේන් අග්‍රයේ සිට සෝර්ස් අග්‍රය දක්වා ධාරාව ගැලීමට හැකිය.
මෙම ඩ්‍රේන් සහ සෝර්ස් අතර ඇතිවන නාලිකාවේ පළල ඇතිවන විද්‍යුත් ක්ෂත්‍රයේ ප්‍රබලතාවය වෙනස් කිරීම මගින් වෙනස් කරගත හැක.එනම් විද්‍යුත් ක්ෂත්‍රය වැඩිවන විට නාලිකාවේ පළල වැඩිවන අතර විද්‍යුත් ක්ෂත්‍රය ප්‍රබලතාවය අඩු වන විට නාලිකාවේ පළල අඩු වේ.මෙය සිදු කිරීම සදහා කල යුත්තේ ගේට් අග්‍රය හරහා පවතින වෝල්ටීයතාවය වෙනස් කිරීම පමණ යි.ඒ අනුව ගේට් අග්‍රයේ වෝල්ටීයතාවය වෙනස් කිරීම මගින් ඩ්‍රේන් සහ සෝර්ස් අග්‍ර හරහා ගමන් කරන ධරාව පාලනය කල හැක.මෙය MOSFET හී ක්‍රියාකාරිත්වය වේ.
ප්‍රයෝගිකව මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර යොදාගනු ලබන විට, මෙහි Body අග්‍රය සෝර්ස් අග්‍රය සමග සම්බන්ද කර භාවිතා කරනු ලබයි.එමනිසා මෙම MOSFET ට්‍රාන්සිස්ටර ද සාමාන්‍ය ට්‍රාන්සිස්ටර මෙන් අග්‍ර තුනක් සහිතව නිර්මාණය කරනු දැකිය හැක.මෙම අග්‍ර තුන ඩ්‍රේන්(D),ගේට්(G),සෝර්ස්(S) ලෙස නම් කරනු ලබයි.
එසේම මෙම depletion layers එකෙහි ක්‍රියාකාරිත්වය සිදුවන ආකාරය අනුව මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර ප්‍රධාන ආකාර දෙකකට වෙන් කරනු ලබයි.
1.Enhancement type MOSFET
මෙම ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ගේට් වෝල්ටීයතාවය අවශ්‍ය වන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරය ON තත්වයට පත්කර ගැනීම සදහා වේ.ඒ අනුව මෙම ට්‍රාන්සිස්ටරය ඉහත පැහැදිලි කල ආකාරයට ක්‍රියාත්මක වේ. එම නිසා මෙම මාදිලියේ MOSFET ,සාමාන්‍යයෙන් විවෘත්තව (OFF) ඇති ස්විචයකට සමාන වේ
ඉහත දක්වා ඇත්තේ Enhancement MOSFET හී මූලික රූප සටහන් හා සංකේත වේ.ඒ අනුව ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අග්‍ර අතර සම්බන්දයක් නෙමැති බව පෙන්නුම් කිරීම සදහා කඩ ඉරි මගින් ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අතර සම්බන්දය පෙන්නුම් කරනු ලබයි.ගේට් අග්‍රය, ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් සමග සම්බන්ද නොවී වෙන්ව ඇතිව පිහිටන ලෙසද පෙන්නුම් කරනු ලබයි.එසේම සෝර්ස් අග්‍රය බොඩි අග්‍රය සමග සම්බන්දය පෙන්නුම් කිරීම ද සිදු කර ඇත.
පහත දැක්වෙන්නේ VGS හී විවිධ අගයන් වලට VDS අනුව ID වෙනස්වන ආකාරය වේ.
මෙම ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ගේට් වෝල්ටීයතාවය අවශ්‍ය වන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරය OFF තත්වයට පත්කර ගැනීම සදහා වේ.එම නිසා මෙම මාදිලියේ MOSFET ,සාමාන්‍යයෙන් වසා (ON) ඇති ස්විචයකට සමාන වේ.
මෙම වර්ගයේ MOSFET වල, ඩ්‍රේන් සහ සෝර්ස් අතර නාලිකාව ආරම්බයේදී නිර්මාණය වී ඇත.එම නිසා මෙහිදී වොල්ටීයතාවයක් නොමැතිව ඩ්‍රේන් සහ සෝර්ස් අතර ධාරාව ගැලීමට හැක.ගේට් අග්‍රයට වෝල්ටීයතාවය ඇති කල විට සිදු වන්නේ මෙම අග්‍ර දෙක අතර නාළිකාව බිදී depletion layers එක නිර්මාණය වීමයි.මෙහිදී නාළිකාව බිදීම සදහා පෙර විද්‍යුත් ක්ෂත්‍රය ඇති කල දිශාවට විරුද්ධ දිශාවට ඇති කල යුතුය.එනම් Body අග්‍රයේ සිට ගේට් අග්‍රය දෙසට ඇති කල යුතුය.
තවද ඉහත දක්වා ඇත්තේ Depletion MOSFET හී මූලික රූප සටහන් හා සංකේත වේ.ඒ අනුව ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අග්‍ර අතර සම්බන්දය පෙන්නුම් කිරීම සදහා තනි ඉරක් මගින් ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අතර සම්බන්දය පෙන්නුම් කරනු ලබයි.ගේට් අග්‍රය, ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් සමග සම්බන්ද නොවී වෙන්ව ඇතිව පිහිටන ලෙසද පෙන්නුම් කරනු ලබයි.එසේම සෝර්ස් අග්‍රය බොඩි අග්‍රය සමග සම්බන්දය පෙන්නුම් කිරීම ද සිදු කර ඇත.
පහත දැක්වෙන්නේ VGS හී විවිධ අගයන් වලට VDS අනුව ID වෙනස්වන ආකාරය වේ.
මෙහි ක්‍රියාකාරිත්වය
සිදුවන ආකාරය JFET හී ක්‍රියාකාරිත්වයට සමාන වේ. එනම් මෙහිදී ද ගේට් අග්‍රය මත වෝල්ටීයතාවයක්
නොමැති විට ඩ්‍රේන් හා සෝර්ස් අග්‍ර අතර ධාරාව ගැලීම උපරිමයෙන් සිදුවන අතර ගේට්
අග්‍රය මත වෝල්ටීයතාවය (- ) දෙසට වැඩිකරන විට ධාරාව ගැලීම අවම වේ.
