VOS द्वारा MOSFET को ट्रिगर क्यों किया जाता है और Vgd को नहीं?

Question

एक प्रकार के MOSFET के इस आरेख को ध्यान से देखना:

( इस एप्लिकेशन नोट में पाया गया )

हम देख सकते हैं डिवाइस वस्तुतः सममित है। गेट स्रोत को ही संदर्भित करता है और नाली का नहीं?

इसके अलावा, गेट ऑक्साइड 20 वी वीजीएस पर क्यों टूट जाएगा और 20 वीजीडी नहीं होगा?

(होमवर्क का सवाल नहीं। सिर्फ जिज्ञासा।)

Comments

मुझे पता है कि अधिकांश जेएफईटी वास्तव में आपके द्वारा वर्णित तरीके से बहुत अधिक सममित हैं, और यह वास्तव में कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सा स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है और कौन सा नाली है। मैं सकारात्मक नहीं हूँ अगर एक ही बात पार्श्व MOSFETS पर लागू होती है, हालांकि। वर्टिकल MOSFETs में एक परजीवी बॉडी डायोड होता है और "बैकवर्ड" कनेक्ट होने पर यह ठीक से काम नहीं करेगा।

— बिट्रेक्स

@Bitrex सच, एक शक्ति राज्यमंत्री सामान्य रूप से पीछे की ओर काम नहीं करेगा। लेकिन अगर आप डायोड को छोटा कर सकते हैं यदि नाली-स्रोत चैनल में पर्याप्त प्रतिरोध है और फिर चैनल वर्तमान का संचालन कर रहा है, तो डायोड का नहीं। इसका उपयोग सक्रिय ब्रिज रेक्टीफायर्स और अन्य उपकरणों में किया जाता है जिन्हें नियंत्रित रेक्टिफिकेशन की आवश्यकता होती है। लेकिन आप चीजों को गलत होने से पहले लगभग 0.5V पीछे की ओर सीमित कर रहे हैं;)।

— थॉमस ओ

यदि आप MOSFET का उपयोग एक तुल्यकालिक रेक्टिफायर के हिस्से के रूप में कर रहे हैं, तो आप MOSFET की सुरक्षा के लिए MOSFET के बॉडी डायोड के समानांतर एक Schottky डायोड रख सकते हैं। शरीर का डायोड आमतौर पर काफी कमजोर होता है।

— माइक डीमोन जू

Answer 1

क्योंकि आपने जो चित्र 1 पोस्ट किया है वह 4-टर्मिनल डिवाइस को संदर्भित करता है, 3-टर्मिनल को नहीं। यदि आप चित्र 1 में योजनाबद्ध प्रतीक को देखते हैं, तो आप ध्यान देंगे कि बॉडी टर्मिनल एक अलग टर्मिनल है जो स्रोत टर्मिनल से जुड़ा नहीं है। बिक्री के लिए MOSFET लगभग हमेशा 3-टर्मिनल डिवाइस होते हैं जहां स्रोत और शरीर एक साथ जुड़े होते हैं।

यदि स्मृति मुझे सही सेवा देती है (100% निश्चित नहीं है - इस हैंडआउट द्वारा पुष्टि की जाती है ), 4-टर्मिनल डिवाइस में स्रोत और नाली के बीच कोई अंतर नहीं है, और यह गेट-बॉडी वोल्टेज है जो ऑन-स्टेट निर्धारित करता है चैनल के साथ - कैविटी के साथ कि शरीर को एन-चैनल डिवाइस के लिए सर्किट में सबसे नकारात्मक वोल्टेज माना जाता है, या पी-चैनल डिवाइस के लिए सर्किट में सबसे सकारात्मक वोल्टेज।

( संपादित करें: MOSFET डिवाइस भौतिकी के लिए एक संदर्भ मिला । स्रोत-नाली का व्यवहार अभी भी सममित है, लेकिन गेट-स्रोत और गेट-ड्रेन वोल्टेज दोनों पर निर्भर करता है। एन-चैनल में, यदि दोनों नकारात्मक हैं, तो चैनल गैर-संचालन योग्य है। यदि एक थ्रेशोल्ड वोल्टेज से अधिक है, तो आप संतृप्ति व्यवहार (निरंतर-वर्तमान) प्राप्त करते हैं। यदि दोनों थ्रेशोल्ड वोल्टेज से अधिक हैं, तो आपको ट्रायोड व्यवहार (निरंतर-प्रतिरोध) मिलता है। शरीर / बल्क / सब्सट्रेट को अभी भी सबसे नकारात्मक होने की आवश्यकता है। सर्किट में वोल्टेज, इसलिए सर्किट में उल्टे व्यवहार को प्राप्त करने के लिए, शरीर + नाली को एक साथ बांधने की आवश्यकता होगी।

पी-चैनल डिवाइस में, यह ध्रुवीयता उलट है।)

N- और P- चैनल MOSFETs ( विकिपीडिया से ) के लिए पारंपरिक योजनाबद्ध प्रतीकों को ध्यान से देखें :

और MOSFET कामकाज पर विकिपीडिया का आंकड़ा , और आप शरीर-स्रोत कनेक्शन देखेंगे।

Comments

यहां तक ​​कि 4 टर्मिनल में गेट स्रोत वोल्टेज चैनल की स्थिति को निर्धारित करता है। तो आपने गेट-बॉडी के बारे में जो लिखा है, वह सच नहीं है। स्रोत - बॉडी वोल्टेज डिवाइस के थ्रेशोल्ड वोल्टेज को संशोधित करेगा। उदाहरण के लिए NMOS अगर Vs Vb से ऊपर है तो डिवाइस (शरीर पर प्रभाव) को चालू करने के लिए बड़े Vgs की आवश्यकता होगी।

— मज़दूरकरण

@ सूचना: इसके लिए आपका संदर्भ कहां है? और यह गेट-ड्रेन या गेट-बॉडी के बजाय गेट-सोर्स क्यों है? मैंने संदर्भ सामग्री खोजने का प्रयास किया।

— जेसन एस

बस यह संदर्भ मिला: doe.carleton.ca/~tjs/21-mosfetop.pdf जो Vgb पर आधारित चैनल फ़ील्ड बताता है, Vgs नहीं (जब तक Vsb = 0 जिस बिंदु पर Vgs = Vgb)। इसलिए मैं अपना जवाब तब तक बदलने वाला नहीं हूं जब तक मुझे यह सबूत न मिल जाए कि सोर्स टर्मिनल के बारे में कुछ खास है। मुझे आश्चर्य नहीं होगा कि अगर थ्रेसहोल्ड वोल्टेज को संशोधित करने का शरीर का प्रभाव केवल सच है अगर स्रोत-शरीर कनेक्शन एक कम-प्रतिबाधा नियत वोल्टेज है, और यह Vgb को नियंत्रित करने वाले समीकरणों के बराबर है।

— जेसन एस

ठीक है, गेट-सोर्स और गेट-ड्रेन वोल्टेज के संदर्भ में कुछ पाया गया है।

— जेसन एस

कुंजी Vgb है। MOSFET का संपूर्ण बिंदु चार्ज वाहक के वितरण को असंतुलित करने के लिए गेट और सब्सट्रेट के बीच बनाए गए विद्युत क्षेत्र के लिए है, स्रोत और नाली के बीच चैनल के प्रतिबाधा को बदलते हुए। हालांकि, चूंकि स्रोत और सब्सट्रेट आम तौर पर एक साथ जुड़े होते हैं (योजनाबद्ध प्रतीक देखें), Vgs Vgb के समान है। यदि आप नहीं चाहते कि चैनल सब्सट्रेट के समान हो, तो आपको एक अच्छी संरचना बनानी होगी, जो चैनल से सब्सट्रेट के लिए रिवर्स-बायस्ड डायोड जैसा दिखता है। याद रखें कि आप आईसीएस में संरचनाएं बना सकते हैं जो असतत भागों में अप्रभावी हैं।

— माइक डीमोन

Answer 2

सममित क्रॉस-सेक्शन जैसा कि आमतौर पर खींचा जाता है, वास्तविक संरचना से बिल्कुल सहमत नहीं है, जो कि बहुत ही विषम है। वास्तव में यह इस तरह दिखता है:

$I_D$$V_{GD}$

Comments

क्या आपको यकीन है कि यह सिर्फ एक ऊर्ध्वाधर राज्यमंत्री नहीं है? क्या एक पार्श्व MOS अलग है?

— थॉमस ओ

@ थोमस - एक V-MOSFET अलग दिखता है: allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_2.2.html । वैसे भी, वे कर रहे हैं बहुत ज्यादा asymmetical, इसलिए यह फिल्म अलग अलग लग रहा है, भले ही स्पष्टीकरण अभी भी खड़ा है।

— स्टीवनवह जूल 4'11

यह संरचना अक्सर असतत MOSFETs के लिए उपयोग की जाती है। सममित संरचना आमतौर पर MOSFETs के लिए एकीकृत सर्किट पर उपयोग की जाती है, क्योंकि वे सभी एक नाली को साझा नहीं कर सकते हैं।

— माइक डेनिमोन

एकीकृत सर्किट से yep mosfet सबसे अधिक संभावना पूरी तरह से सममित होगा

— mazurnification

@MikeDeSimone, @mazurnification - यह IC के लिए अलग दिखेगा, लेकिन मुझे अभी भी यकीन नहीं है कि वे सममित होंगे।

— स्टीवनवह जूल

Answer 3

दिए गए MOSFET के संचालन को उनके संबंधित इलेक्ट्रोड (नाली, स्रोत, गेट, निकाय) पर वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता है।

NMOS में पाठ्यपुस्तक सम्मेलन द्वारा दो इलेक्ट्रोडों में से "चैनल से जुड़ा" (जिसके बीच "सामान्य" परिस्थितियों में वर्तमान प्रवाह) एक को कम क्षमता से जोड़ा जाता है जिसे स्रोत कहा जाता है और उच्च से जुड़ा एक है नाली। पीएमओएस (उच्च संभावित स्रोत, कम संभावित नाली) के लिए विपरीत सच है।

फिर इस सम्मेलन का उपयोग करके डिवाइस ऑपरेशन का वर्णन करने वाले सभी समीकरणों या ग्रंथों को प्रस्तुत किया जाता है। इसका तात्पर्य यह है कि जब भी NMOS के बारे में पाठ के लेखक ट्रांजिस्टर स्रोत के बारे में कुछ कहते हैं, तो वह सोचते हैं कि कम क्षमता से जुड़े इलेक्ट्रोड के बारे में।

अब उपकरण निर्माता सबसे संभवतया अपने डिवाइस में स्रोत / ड्रेन पिन को चुनना चाहेंगे जो कि इच्छित कॉन्फ़िगरेशन पर आधारित है जिसमें MOSFET को अंतिम सर्किटरी में रखा जाएगा। उदाहरण के लिए एनएमओएस पिन में आमतौर पर कम क्षमता से जुड़ा हुआ स्रोत कहा जाएगा।

तो यह दो मामलों को छोड़ देता है:

ए) एमओएस डिवाइस सममित है - यह बहुसंख्य प्रौद्योगिकियों के लिए एक मामला है जिसमें वीएलएसआई आईसी निर्मित होता है।

बी) एमओएस डिवाइस विषम (vmos उदाहरण) है - यह कुछ के लिए एक मामला है (सबसे?) असतत बिजली उपकरणों

ए के मामले में) - इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि ट्रांजिस्टर का कौन सा पक्ष उच्च / निम्न क्षमता से जुड़ा है। डिवाइस दोनों मामलों में बिल्कुल समान प्रदर्शन करेगा (और जो स्रोत को कॉल करने के लिए इलेक्ट्रोड और कौन सा नाली सिर्फ सम्मेलन है)।

बी के मामले में) - यह बात करता है (जाहिर है) डिवाइस के किस पक्ष से जुड़ा हुआ है, क्योंकि डिवाइस दिए गए कॉन्फ़िगरेशन में काम करने के लिए अनुकूलित है। इसका मतलब यह होगा कि डिवाइस ऑपरेशन का वर्णन करने वाले "समीकरण" अलग-अलग होंगे यदि पिन "स्रोत" कहा जाता है, तो कम वोल्टेज से जुड़ा होता है, फिर उस मामले की तुलना में जहां यह उच्च से जुड़ा होता है।

आपके उदाहरण में डिवाइस को कुछ मापदंडों को अनुकूलित करने के लिए सबसे अधिक संभावना थी कि वह विषम हो। "गेट-सोर्स" ब्रेक-डाउन वोल्टेज को ट्रेड करंट के रूप में उतारा गया था ताकि गेट और स्रोत नामक पिंस के बीच नियंत्रण वोल्टेज लागू होने पर चैनल करंट पर बेहतर नियंत्रण प्राप्त कर सके।

संपादित करें: चूंकि मस्जिद की समरूपता के बारे में कुछ टिप्पणियां हैं, यहाँ बेहज़ाद रज़वी के उद्धरण "एनालॉग CMOS एकीकृत सिटकुट्स का डिज़ाइन" p.12

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मुझे यकीन नहीं है कि सिमुलेशन तकनीक वर्षों में कैसे बदल गई है, लेकिन मेरी समझ से, दस साल या उससे पहले के रूप में, कई सिमुलेटर अनिवार्य रूप से स्रोत और नाली नोड्स की पहचान करना चाहते थे जो दूसरे को प्रभावित करने के रूप में नोड को देखना चाहिए। अनिवार्य रूप से, लेबल "स्रोत" का अर्थ "कारण" है, और "नाली" का अर्थ "प्रभाव" है, और सर्किट को इस तरह से निर्धारित किया जाना चाहिए कि यदि एनएफईटी के नाली / प्रभाव में जमीन का रास्ता है, तो स्रोत / कारण या तो होना चाहिए VSS के लिए एक रास्ता है या एक "नहीं देखभाल" (इसी तरह PFETs और VDD के लिए) हो। अगर उस कसौटी पर

— खरा उतरने के

... प्रत्येक घड़ी चरण के लिए सिम्युलेटर सभी नोड्स को एक क्रम में व्यवस्थित कर सकता है जैसे कि प्रत्येक नोड को केवल एक बार मूल्यांकन करने की आवश्यकता होती है, और कोई नोड "डाउनस्ट्रीम" नोड (अगले घड़ी चरण तक) से प्रभावित नहीं होगा, जिसमें होगा एक अलग व्यवस्था में नोड्स)। पास-गेट्स का उपयोग करने वाले कुछ सर्किटों को सिम्युलेटर की मदद करने के लिए स्रोत और ड्रेन लेबल को उलटने की आवश्यकता होती है, लेकिन सामान्य तौर पर कार्य-कारण प्रतिबंधों से सर्किट को तेजी से अनुकरण करना व्यावहारिक होगा अन्यथा संभव नहीं होगा।

— सुपरकैट

@ सुपरकैट - सिमुलेटर के कुछ "स्तर" हैं। भौतिक से शुरू (उदाहरण के लिए tcad) जहां एक वास्तविक अनुकरणीय विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र है, फिर विद्युत (सभी स्पाइस जैसे) कार्यात्मक (verilog, vhdl, verilogA आदि) के लिए। ये सभी 10 साल पहले से ही बहुत उन्नत थे। आप जिस प्रकार का उल्लेख करते हैं वह कार्यात्मक "ईवेंट चालित सिम्युलेटर" (जैसे वेरिलॉग वन) की तरह दिखता है, लेकिन मैंने वास्तविक ट्रांजिस्टर (अच्छी तरह से तथाकथित "तेज मसाले") पर लागू ऐसी तकनीक नहीं देखी है। मुद्दा यह है कि विद्युत (मसाला) आसानी से

— मस्जिद

निश्चित रूप से उन सर्किटों का अनुकरण करना संभव है जहां कारण और प्रभाव एक निर्देशित चक्रीय ग्राफ नहीं बनाते हैं, और पिछले दस वर्षों के दौरान कंप्यूटिंग अश्वशक्ति में वृद्धि ने बड़े डिजाइनों की तुलना में पूर्ण सिमुलेशन व्यावहारिक बनाया है जो दस साल पहले संभव हो सकता था। मुझे आश्चर्य नहीं होगा, हालांकि, अगर सर्किट जो कारण-प्रभाव मैप किया जा सकता है, हालांकि, उन लोगों की तुलना में तेजी से अनुकरण करने के लिए उत्तरदायी होगा, जो या अगर एक सिम्युलेटर को सूचित करते हैं कि एक निश्चित ट्रांजिस्टर को केवल वर्तमान में पारित करने के लिए बुलाया जाना चाहिए एक दिशा गलतियों को पकड़ने में मदद कर सकती है ...

— सुपरकैट

... जहाँ यह दूसरी तरह से करंट पास करता है। बेशक, स्टैटिक लॉजिक के साथ ऐसी समस्याएं आमतौर पर VDD-VSS कम होती हैं, लेकिन डायनेमिक लॉजिक में यह VDD-VSS शॉर्ट के बिना समस्या पैदा कर सकता है। यह निश्चित नहीं है कि DRAMs के बाहर अभी भी कितना डायनेमिक लॉजिक का उपयोग किया गया है, हालाँकि (यह है?) मेरा मुख्य बिंदु यह था कि एक स्रोत के रूप में लेबलिंग और एक आदत के रूप में नाली को कम से कम कुछ सिमुलेटरों से फायदा होगा।

— सुपरकैट

Answer 4

एक MOSFET को प्रवाह के लिए करंट के लिए दो चीजों की आवश्यकता होती है: चैनल में चार्ज वाहक, और स्रोत और नाली के बीच वोल्टेज ढाल। इसलिए, हमारे पास देखने के लिए तीन आयामी व्यवहार स्थान है। नाली-स्रोत की विशेषता कुछ इस तरह दिखती है:

मान लेते हैं कि हमारे पास एक nmos ट्रांजिस्टर है, और बल्क और स्रोत 0V पर हैं। चलो नाली वोल्टेज भी उच्च सेट करते हैं, 5 वी कहते हैं। यदि हम गेट वोल्टेज को स्वीप करते हैं, तो हमें कुछ ऐसा मिलेगा जो इस तरह दिखता है:

चैनल में पर्याप्त मात्रा में आवेश वाहक होने के लिए, हमें स्रोत और नाली को जोड़ने वाले एक क्षीण क्षेत्र की आवश्यकता होती है, और हमें स्रोत से वाहकों के एक समूह को खींचने की भी आवश्यकता होती है। यदि स्रोत और गेट एक ही वोल्टेज हैं, तो इसका मतलब है कि अधिकांश चैनल भी मूल रूप से स्रोत के समान ही वोल्टेज हैं, और वाहक को नाले में "गिरने" से पहले ट्रांजिस्टर के अधिकांश रास्ते को फैलाने की आवश्यकता होती है। यदि फाटक-स्रोत वोल्टेज काफी अधिक है, तो स्रोत के पास वोल्टेज ढाल अधिक महत्वपूर्ण होगा, और वाहकों को चैनल में खींच लिया जाएगा, जिससे अधिक आबादी हो सकती है।

Comments

यह ऑपरेशन के MOSFET सिद्धांत की व्याख्या करता है, लेकिन संभव समरूपता के बारे में कुछ भी नहीं कहता है, और यदि स्रोत और नाली विनिमेय हैं तो थॉमस के प्रश्न का उत्तर नहीं देता है।

— स्टीवनवह जूल 6'11

Answer 5

मेरे 2 सेंट का मूल्य: बिपोलर्स की तुलना में, मुझे पता है कि आप सी और ई की अदला-बदली कर सकते हैं और यह अभी भी काम कर रहा है, लेकिन कम एचएफई और विभिन्न वोल्टेज रेटिंग्स के साथ: VBE को अधिकतम 5 से 7V के आसपास की अनुमति दी जाती है; वीसीई के समान वीसीबी या अधिक (सीएफ। जैसे फेयरचाइल्ड से बीसी 556 डेटाशीट, जो वीसीबीओ को निर्दिष्ट करता है, जो वीसीओ से भी अधिक है)। शारीरिक रूप से C और E (आकार, आकृति और / या डोपिंग) के बीच एक (बड़ा) अंतर है जो आंकड़ों में विषमता को स्पष्ट करता है। और मैंने इसे लैब में भी देखा है। यह अब और फिर से होता है कि कोई दुर्घटना से सी और ई को स्वैप करता है और आश्चर्यचकित होता है कि यह अभी भी काम करता है लेकिन बहुत अच्छी तरह से नहीं।

दिलचस्प होगा अगर किसी को (पावर एन-चैनल -OSOSET के लिए) वीजीडी के लिए आईडी (और आरडीएसओएन) का ग्राफ प्राप्त करना था। वर्तमान में लैब एक्सेस नहीं मिली।