MOSFET एक स्विच के रूप में - यह संतृप्ति में कब है?

Question

मेरे पास ब्रेडबोर्ड पर निम्नलिखित सर्किट हुक है।

मैं एक पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके गेट वोल्टेज बदलता हूं। यहाँ मुझे भ्रमित किया गया है: विकिपीडिया के अनुसार, MOSFET संतृप्ति में है जब V (GS)> V (TH) और V (DS)> V (GS) - V (TH)।

अगर मैं धीरे से 0 से शुरू होने वाले गेट वोल्टेज को बढ़ाता हूं, तो MOSFET बंद रहता है। जब गेट वोल्टेज 2.5V या उसके आसपास होता है, तो एलईडी एक छोटी मात्रा में वर्तमान का संचालन करना शुरू कर देती है। गेट वोल्टेज लगभग 4V तक पहुंचने पर चमक बढ़ जाती है। एलईडी की चमक में कोई परिवर्तन नहीं होता है जब गेट वोल्टेज अधिक होता है तो 4 वी। भले ही मैं वोल्टेज को तेजी से 4 से 12 तक बढ़ाता हूं, एलईडी की चमक अपरिवर्तित रहती है।

जब मैं गेट वोल्टेज बढ़ा रहा होता हूं तो मैं ड्रेन टू सोर्स वोल्टेज पर भी नजर रखता हूं। गेट वोल्टेज 4V या ऐसा होने पर स्रोत वोल्टेज के लिए नाली 12V से 0V के करीब हो जाती है। यह समझना आसान है: चूंकि आर 1 और आर (डीएस) एक वोल्टेज डिवाइडर बनाते हैं और आर 1 आर (डीएस) की तुलना में बहुत बड़ा है, अधिकांश वोल्टेज आर 1 पर गिराए जाते हैं। मेरे माप में, लगभग 10V को R1 पर और बाकी को लाल एलईडी (2V) पर गिराया जा रहा है।

हालाँकि, V (DS) अब लगभग 0 है, V (DS)> V (GS) - V (TH) से संतुष्ट नहीं है, MOSFET संतृप्ति में नहीं है? यदि यह मामला है, तो कोई सर्किट कैसे डिजाइन करेगा जिसमें MOSFET संतृप्ति में है?

ध्यान दें: IRF840 के लिए R (DS) 0.8 ओम है। वी (टीएच) 2 वी और 4 वी के बीच है। Vcc 12V है।

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यहाँ लोड लाइन है जो मैंने अपने सर्किट की साजिश रची है।

अब, मैंने यहां उत्तरों से जो प्राप्त किया है, वह यह है कि MOSFET को एक स्विच के रूप में संचालित करने के लिए, ऑपरेटिंग बिंदु लोड लाइन के बाईं ओर होना चाहिए। क्या मैं अपनी समझ में सही हूं?

और यदि कोई उपरोक्त ग्राफ़ पर MOSFET के विशेषता वक्रों को लगाता है, तो ऑपरेटिंग बिंदु तथाकथित "रैखिक / ट्रायोड" क्षेत्र में होगा। वास्तव में, स्विच को उस क्षेत्र तक जल्दी से जल्दी पहुंचना चाहिए ताकि कुशलता से काम किया जा सके। क्या मैं इसे प्राप्त करता हूं या क्या मैं पूरी तरह से गलत हूं?

Comments

हां एक स्विच के रूप में काम करने के लिए MOSFET रैखिक / ट्रायोड क्षेत्र में होना चाहिए और हां आप खोए हुए को कम करने के लिए उस क्षेत्र में जितनी जल्दी हो सके जाना चाहते हैं।

— mazurnification

आपका बहुत बहुत धन्यवाद। और अंत में, अगर कोई MOSFET के बाहर एक एनालॉग क्लास ए एम्पलीफायर बनाता है - तो वह "संतृप्ति" क्षेत्र में काम कर रहा होगा? ऑपरेटिंग बिंदु को लोड-लाइन पर संतृप्ति क्षेत्र के साथ स्थानांतरित करना चाहिए?

— साद

हां, यह सही है - क्लास ए एम्पलीफायर के लिए MOSFET को संतृप्ति क्षेत्र के भीतर काम करना चाहिए।

— 17

मुझे लगता है कि mazurnification की टिप्पणी वास्तव में स्वीकृत उत्तर होना चाहिए, क्योंकि यह संक्षिप्त और सही है :-)

— जॉन Watte

Answer 1

सबसे पहले, मस्जिदों में "संतृप्ति" का मतलब है कि वीडीएस में बदलाव से ईद (नाली वर्तमान) में महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होगा। आप मौजूदा स्रोत के रूप में संतृप्ति में MOSFET के बारे में सोच सकते हैं। यह VDS भर में वोल्टेज की परवाह किए बिना है (पाठ्यक्रम की सीमा के साथ) डिवाइस के माध्यम से वर्तमान (लगभग) स्थिर होगा।

अब वापस सवाल पर जा रहे हैं:

विकिपीडिया के अनुसार, MOSFET संतृप्ति में है जब V (GS)> V (TH) और V (DS)> V (GS) - V (TH)।

वह सही है।

अगर मैं धीरे से 0 से शुरू होने वाले गेट वोल्टेज को बढ़ाता हूं, तो MOSFET बंद रहता है। जब गेट वोल्टेज 2.5V या उसके आसपास होता है, तो एलईडी एक छोटी मात्रा में वर्तमान का संचालन करना शुरू कर देती है।

आपने NMOS Vth के ऊपर Vgs बढ़ाया ताकि चैनल बने और डिवाइस का संचालन शुरू हो जाए।

गेट वोल्टेज लगभग 4V तक पहुंचने पर चमक बढ़ जाती है। एलईडी की चमक में कोई परिवर्तन नहीं होता है जब गेट वोल्टेज अधिक होता है तो 4 वी। भले ही मैं वोल्टेज को तेजी से 4 से 12 तक बढ़ाता हूं, एलईडी की चमक अपरिवर्तित रहती है।

आपने डिवाइस को अधिक करंट बनाने वाले Vgs को बढ़ा दिया। वीजीएस = 4 वी में वह चीज जो वर्तमान की मात्रा को सीमित कर रही है, अब ट्रांजिस्टर नहीं है, लेकिन अवरोधक है जो आपके पास ट्रांजिस्टर के साथ श्रृंखला में है।

जब मैं गेट वोल्टेज बढ़ा रहा होता हूं तो मैं ड्रेन टू सोर्स वोल्टेज पर भी नजर रखता हूं। गेट वोल्टेज 4V या ऐसा होने पर स्रोत वोल्टेज के लिए नाली 12V से 0V के करीब हो जाती है। यह समझना आसान है: चूंकि आर 1 और आर (डीएस) एक वोल्टेज डिवाइडर बनाते हैं और आर 1 आर (डीएस) की तुलना में बहुत बड़ा है, अधिकांश वोल्टेज आर 1 पर गिराए जाते हैं। मेरे माप में, लगभग 10V को R1 पर और बाकी को लाल एलईडी (2V) पर गिराया जा रहा है।

यहाँ सब कुछ क्रम में दिखता है।

हालाँकि, V (DS) अब लगभग 0 है, V (DS)> V (GS) - V (TH) से संतुष्ट नहीं है, MOSFET संतृप्ति में नहीं है?

नहीं ऐसा नहीं है। यह लीनियर या ट्रायोड क्षेत्र में है। यह उस क्षेत्र में अवरोधक के रूप में व्यवहार करता है। इससे Vds की Id बढ़ रही है।

यदि यह मामला है, तो कोई सर्किट कैसे डिजाइन करेगा जिसमें MOSFET संतृप्ति में है?

तुम्हारे पास पहले से है। आपको बस संचालन बिंदु की देखभाल करने की आवश्यकता है (सुनिश्चित करें कि आपके द्वारा उल्लिखित शर्तों को पूरा किया गया है)।

A) रैखिक क्षेत्र में आप निम्नलिखित देख सकते हैं: -> SUPPLY वोल्टेज को बढ़ाते समय, LED तेज हो जाएगी क्योंकि अवरोधक और ट्रांजिस्टर के बीच का प्रवाह बढ़ जाएगा और इस प्रकार एलईडी के माध्यम से अधिक प्रवाह होगा।

बी) संतृप्ति क्षेत्र में कुछ अलग होगा -> जब आपूर्ति वोल्टेज बढ़ रही है, तो एलईडी चमक नहीं बदलेगी। SUPPLY पर आप जो अतिरिक्त वोल्टेज लगाते हैं, वह बड़े करंट में नहीं बदलेगा। इसके बजाय यह MOSFET के पार होगा, इसलिए DRAIN का वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज के साथ बढ़ेगा (इसलिए 2V द्वारा आपूर्ति में वृद्धि का अर्थ होगा लगभग 2V द्वारा जल निकासी बढ़ाना)

Comments

इस संपूर्ण उत्तर के लिए बहुत-बहुत धन्यवाद। आप कहते हैं कि "आपके पास पहले से ही है। आपको बस संचालन बिंदु की देखभाल करने की आवश्यकता है (सुनिश्चित करें कि आपके द्वारा उल्लिखित शर्तों को पूरा किया गया है)।" - कृपया मूल प्रश्न पर मेरा संपादन देखें। क्या मैं अपनी समझ में सही हूं कि MOSFET को स्विच के रूप में काम करने के लिए, ऑपरेटिंग बिंदु को बाईं ओर स्थित होना चाहिए? सामान्य तौर पर, कोई भी आपूर्ति वोल्टेज को अलग नहीं करता है इसका मतलब है कि गेट-वोल्टेज जितना संभव हो उतना ऊंचा होना चाहिए?

— साद

हाँ और हाँ (सबसे बड़ा VGS Rds_on को कम करने के लिए संभव है और डिवाइस के लिए स्विच मोस्फ़ेट के रूप में काम करने के लिए रैखिक क्षेत्र में होना चाहिए)

— mazurnification

Answer 2

मैं विकिपीडिया लेख के संदर्भ में 'संतृप्ति' के अर्थ की व्याख्या इस प्रकार करता हूं:

MOSFET के लिए डेटाशीट एक विशेष पर एक विशेष लिए एक विशेष को दर्शाने वाले घटता के साथ एक ग्राफ दिखाएगा , आमतौर पर विभिन्न मानों की संख्या के लिए ।V D S S V G S V G $I_D$$V_{DS}$$V_{GS}$$V_{GS}$

इस उदाहरण में, लाल पैराबोलिक रेखा को 'संतृप्ति' क्षेत्र से 'रैखिक' क्षेत्र के रूप में संदर्भित किया जाता है। संतृप्ति क्षेत्र में, लाइनें समतल हैं - वर्तमान में बढ़ने पर कोई वृद्धि नहीं होती है। रैखिक क्षेत्र में, जैसे ही नाली की धारा बढ़ती है, बढ़ता है - MOSFET एक अवरोधक की तरह कार्य करता है।V D S S V D $I_D$$V_{DS}$$V_{DS}$

आपकी स्थिति में, मान लें कि आपके हिस्से में उदाहरण के समान वक्र हैं, तकनीकी रूप से 'नहीं', डिवाइस संतृप्ति क्षेत्र में नहीं है। कहा जा रहा है कि, आपका इतना कम है कि श्रृंखला प्रतिरोधक की तुलना में ड्रॉप है। कोई फर्क नहीं पड़ता कि क्या उगता है, MOSFET की 'लीनियर' ड्रॉप रोकनेवाला की तुलना में छोटी है , और "संतृप्त" दिखती है।वी डी एस वी जी एस 390 $I_D$$V_{DS}$$V_{GS}$$390 \Omega$

Answer 3

अन्य उत्तर यहाँ MOSFETs पर लागू "संतृप्ति" शब्द की अच्छी व्याख्या देते हैं।

मैं बस यहाँ ध्यान रखूँगा कि यह उपयोग द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर और डिवाइस के कुछ अन्य वर्गों के लिए जो है उससे बहुत अलग है।

यह शब्द MOSFETs के लिए सही तरीके से उपयोग किया जाता है

• V (DS)> V (GS) - V (TH)

लेकिन यह कभी नहीं होना चाहिए था।
लेकिन यह है, तो इसके बारे में पता होना चाहिए।

एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (और MOSFET नहीं है) "संतृप्ति में" है, जब यह कठिन चालू होता है। एक वृद्धि मोड MOSFET (सबसे सामान्य प्रकार) में समकक्ष स्थिति तब है जब यह "पूरी तरह से बढ़ाया गया है" लेकिन इसके लिए उचित शब्द पहले ही चुरा लिया गया है।

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जोड़ा गया:

स्रोत = Vgs के सापेक्ष गेट पर लागू वोल्टेज द्वारा एक MOSFET को "चालू" किया जाता है।
आवश्यक वीजीएस जहां एफईटी चालू करना शुरू करता है और वर्तमान की एक निर्धारित मात्रा का संचालन करता है, उसे 'गेट थ्रेसहोल्ड वोल्टेज' या सिर्फ 'थ्रेसहोल्ड वोल्टेज' के रूप में जाना जाता है और आमतौर पर इसे Vgsth या Vth या समान के रूप में लिखा जाता है।
Vth इस बात का संकेत देता है कि FET को संचालित करने के लिए FET को संचालित करने के लिए कितने वोल्टेज की जरूरत पड़ने वाली है क्योंकि वास्तविक पूर्ण-वर्धित Vgs आमतौर पर Vgsth से कई गुना अधिक होता है। इसके अलावा, पूर्ण वृद्धि के लिए आवश्यक Vgs वांछित Ids के साथ भिन्न होता है।

मदमंगुरुमन के उत्तर से कॉपी किए गए इस ग्राफ से पता चलता है कि Vgs = 7V पर Ids / Vds रियलटेशन Ids = 20A के बारे में रैखिक है, इसलिए FET "पूरी तरह से बढ़ा हुआ" है और इस बिंदु के बारे में प्रतिरोध की तरह दिखता है। इसके लिए FET Vds लगभग 20A पर 1.5V है, इसलिए Rdson R = V / I = 1.5 / 20 = 75 मिलीमीटर के बारे में है।
इस FET के लिए VGS = 1V पर एक वक्र है इसलिए VGSth = Vth 0.5 u-0.8V रेंज में 100 यूए पर है।

Comments

हाँ। यही मुझे सीखने के साथ-साथ याद है। लेकिन यहाँ विकिपीडिया लेख है। आपको "संतृप्ति या सक्रिय मोड" शीर्षक पर नीचे स्क्रॉल करना होगा। en.wikipedia.org/wiki/MOSFET क्या आपको लगता है कि यह गलत है?

— साद

@ असद - भ्रम यह है कि वे "रेखीय क्षेत्र" का अर्थ "संतृप्ति" शब्द का उपयोग कर रहे हैं। संतृप्ति का अंग्रेजी में अर्थ होता है अधिकतम पर उनका उपयोग खराब और भ्रामक है। यह एमएडी उपयोग हो सकता है, या नहीं, लेकिन यह अच्छा नहीं है।

— रसेल मैकमोहन

धन्यवाद। वह लेख अब बहुत भ्रम में है। क्या आप मुझे किसी पुस्तक या लेख में इंगित करने के लिए पर्याप्त होंगे जहां मैं MOSFETs के बारे में अधिक जान सकता हूं? निश्चित रूप से भ्रमित करने वाली शर्तों से बचना पसंद करेंगे!

— साद

तथ्य यह है कि "संतृप्ति का मतलब कुछ अलग है जो वास्तव में भ्रामक है। तो एक MOSFET के लिए" पर "कठिन हो गया" के लिए सही शब्द क्या है, और आप यह कैसे पता लगा सकते हैं कि किसी दिए गए MOSFET के लिए गेट वोल्टेज की आवश्यकता क्या है?

— डंकन

"हार्ड ऑन", "पूरी तरह से चालू", और "पूरी तरह से बढ़ाया"। मुझे ऐसा क्यों लगता है कि मैं एक खराब ईडी उपचार विज्ञापन में हूं? "अपने आप को अपनी पूरी क्षमता तक बढ़ाएं! वर्तमान की जल्दबाज़ी को महसूस करें!" :)

— डंकन सी

Answer 4

संतृप्ति को देखने के लिए आपको क्या करने की आवश्यकता है, तब तक पर्याप्त वोल्टेज की आपूर्ति होती है जब तक कि वोल्टेज में वृद्धि से वर्तमान पर कोई फर्क नहीं पड़ता।
ऐसा करने के लिए, अपने Vgs को स्थिर (> Vth) मान पर सेट करें, फिर Vds के पार वोल्टेज बढ़ाएँ और करंट को मापें। शुरू में यह ओमिक या रैखिक क्षेत्र में होने के कारण काफी रैखिक रूप से बढ़ेगा, लेकिन यह अंततः बाहर समतल होगा और आगे बढ़ने के बावजूद MOSFET के माध्यम से वर्तमान समान रहेगा।

जैसा कि संतृप्ति की परिभाषा है, मैं समझता हूं कि MOSFETs में संतृप्ति / रैखिक का मतलब लगभग एक BJT में जो करते हैं उसके विपरीत है। यह दस्तावेज़ (MOSFET लक्षण वर्णन के तहत कुछ पृष्ठों में) समान है, हालांकि जब तक आप समझते हैं कि वे कैसे काम करते हैं और शब्द से आपका क्या मतलब है, तो आपको ठीक होना चाहिए (कम से कम जब तक आप किसी के साथ ट्रांजिस्टर पर चर्चा नहीं कर रहे हैं :-))

Comments

इसका मतलब है कि संतृप्ति में एक MOSFET एक वर्तमान सीमक की तरह काम करता है?

— डंकन सी

वास्तव में यह करता है, JFETs भी, JFET आधारित वर्तमान सीमाएं उपलब्ध हैं। EG: 1N5298 en.wikipedia.org/wiki/Constant-current_diode

— Jasen

Answer 5

http://www.falstad.com/circuit/e-nmosfet.html

इस पृष्ठ में एक अच्छा MOSFET सिम्युलेटर एप्लेट है। मुझे उम्मीद है यह मदद करेगा। कुछ समय पहले
भी मैंने इसी तरह का प्रश्न पूछा था; आप इसे भी संदर्भित कर सकते हैं।

Answer 6

बी) संतृप्ति क्षेत्र में कुछ अलग होगा -> जब आपूर्ति वोल्टेज बढ़ रही है, तो एलईडी चमक नहीं बदलेगी। SUPPLY पर आप जो अतिरिक्त वोल्टेज लगाते हैं, वह बड़े करंट में नहीं बदलेगा। इसके बजाय यह MOSFET के पार होगा, इसलिए DRAIN का वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज के साथ बढ़ेगा (इसलिए 2V द्वारा आपूर्ति में वृद्धि का अर्थ होगा लगभग 2V द्वारा जल निकासी बढ़ाना)

ऐसा कैसे? आपूर्ति में वृद्धि ई-एक्स आरडीएस (ऑन) द्वारा केवल वी डीएस बढ़ाना चाहिए। एलईडी को ध्यान में रखते हुए लगभग एक ही आगे वोल्टेज ड्रॉप होगा, फिर बढ़े वोल्टेज को श्रृंखला रोकनेवाला और डिवाइस द्वारा साझा करना होगा। चूँकि रोकनेवाला का बहुत बड़ा मान होता है (डिवाइस के 0.8 ओम की तुलना में 390 ओम), वोल्टेज ड्रॉप का प्रमुख हिस्सा प्रतिरोधक के पार होना चाहिए। इसके अलावा वहाँ प्रतिरोध में वृद्धि के साथ रक्षात्मक रूप से नाली में वृद्धि होगी। MOSFET के नुकसानों की गणना स्टैड राज्य में की जाती है, जैसा कि Rds (चालू) द्वारा गुणा किया जाता है। इसलिए अवलोकन "DRAIN का वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज के साथ बढ़ेगा (इसलिए 2V द्वारा आपूर्ति में वृद्धि का मतलब होगा कि लगभग 2V द्वारा जल निकासी बढ़ाना है") गलत है