Pinch-Off and Saturation MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Pinch-Off and Saturation - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें
Last updated on Apr 15, 2025
Latest Pinch-Off and Saturation MCQ Objective Questions
Pinch-Off and Saturation Question 1:
जब अपवाह वोल्टता संकुचन वोल्टता के बराबर होती है तो अपवाह धारा
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 1 Detailed Solution
संकुचन के बाद JFET में अपवाहिका धारा लगभग स्थिरांक हो जाती है।
वर्णन:
शॉक्ले का समीकरण निम्न रूप में दिया गया है:
\({I_D} = {I_{DSS}}{\left( {1-\frac{{{V_{GS}}}}{{{V_P}}}} \right)^2}\)
जहाँ,
VGS = गेट से स्रोत वोल्टेज
IDSS = अपवाहिका से स्रोत संतृप्त धारा
VP = संकुचन धारा
P - चैनल JFET के लिए शॉक्ले के समीकरण और विशेषता वक्र के अनुसार, अपवाहिका धारा ID एक बढ़ते हुए धनात्मक गेट-स्रोत वोल्टेज (VGS) के साथ कम होता है।
VGS = VP होने पर अपवाहिका धारा शून्य हो जाती है। सामान्य संचालन के लिए, VGS, VP और 0 के बीच कहीं भी अभिनत होता है।
P - चैनल वाले जंक्शन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए विशेषता वक्र नीचे दर्शाया गया हैं।
स्थिति I: यदि VDS = 0 और VGS = 0 है, तो उपकरण बिना किसी धारा के साथ निष्क्रिय होगी अर्थात् IDS = 0
स्थिति II:
- अब VDS को ऋणात्मक लेते हैं जबकि VGS, 0 है।
- इस अवस्था पर धारा स्रोत से अपवाहिका (पारंपरिक दिशा के अनुसार) तक प्रवाहित होती है क्योंकि p - अधःस्तर में छिद्र अपवाहिका की ओर बढ़ती है जबकि स्रोत से इसे प्रतिकर्षित किया जाता है।
- इस धारा का मान केवल चैनल - प्रतिरोध द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है और VDS (ओह्मिक क्षेत्र) में कमी के साथ बढ़ता हुआ दिखाई देता है।
- हालाँकि जब एकबार संकुचन (VDS = VP) होता है, तो धारा IDS विशिष्ट स्तर IDSS पर संतृप्त होती है, जिसके दौरान उपकरण एक स्थिरांक धारा स्रोत के रूप में कार्य करता है।
स्थिति III:
- अगला, माना कि VGS = धनात्मक है जबकि VDS ऋणात्मक है।
- यहाँ प्रदर्शित प्रभाव उस तथ्य के साथ स्थिति II के प्रभाव के समरूप है कि संतृप्त तीव्र दर पर होती है क्योंकि VGS अधिक और अधिक धनात्मक हो जाता है।
- यहाँ धारा प्रवाहित होना बंद या समाप्त हो जाती है क्योंकि VDS का मान VP के बराबर है, परिणामस्वरूप उपकरण बंद अवस्था में चला जाता है।
Pinch-Off and Saturation Question 2:
नीचे दिए गए परिपथ में एक n चैनल E केवल MOSFET का उपयोग किया जाता है जिसमें VT = 1 V, \(\mu_nC_{ox} \frac{W}{L}=0.3 mA/V^2)\), V0 खोजें।
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 2 Detailed Solution
अवधारणा :
संतृप्ति में MOSFET में अपवाहिका धारा को इसके द्वारा दिया जाता है:
\({I_D} = \frac{{{\mu _n}{C_{ox}}W}}{{2L}}\left( {{{\left( {{V_{GS}} - {V_T}} \right)}^2}} \right)\)
गणना:
चूंकि गेट और अपवाहिका लघु परिपथित होते हैं, इसलिए ट्रांजिस्टर संतृप्ति मोड में होता है।
\(ID=\frac{5-V_0}{2k \Omega}\) .....(i)
इसके अलावा V0 = VGS
अब अपवाहिका धारा इस प्रकार दिया जाता है:
\(I_D=\frac{1}{2}\mu_0C_0\frac{\omega}{L}[V_GS-V_T]^2\) .....(ii)
अब समीकरण (i) और (ii) को बराबर करके
\(\frac{1}{2}\times0.3\times10^{-3}[V_0-1]^2=\frac{5-V_0}{2\times10^3}\)
\(0.3[V_0-1]^2=5-V_0\)
\(V_0^2+1-2V_0=16.67-\frac{10V_0}{3}\)
V0 = 3.35 V
Pinch-Off and Saturation Question 3:
a = 3 × 10-4 cm और ND = 1015 electron/cm3 के साथ एक n-चैनल सिलिकॉन FET के लिए, पिंच-ऑफ वोल्टेज क्या है यदि सिलिकॉन का पारद्युतिक स्थिरांक ϵ = 12ϵ 0 और \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \) है) \(\frac{a^2qN_D}{2\epsilon}\) है?
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 3 Detailed Solution
प्रयुक्त सूत्र:
पिंच ऑफ वोल्टेज (VP) = \(\frac{(3\times 10^{-4})^2\times 1.6\times 10^{-19}\times 10^{15}}{2\times 12 \epsilon_0}\)
अनुप्रयोग:
दिया गया,
a = 3 × 10-4 cm
ND = 1015 electron/cm3
ϵ = 12ϵ0
q = 1.6 × 10-19 C
उपरोक्त अवधारणा से,
VP = \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \)
जहां, \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \)
इसे हल करने के बाद,
VP = 6.8 V
Pinch-Off and Saturation Question 4:
एक JFET में संकुचन वोल्टेज के ऊपर संचालन से _____।
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 4 Detailed Solution
संकुचन वोल्टेज:
जिस वोल्टेज पर चैनल संकुचित होगा यानी स्रोत से लेकर अपवाहिका तक आगे गति नहीं होगी और धारा व्यावहारिक रूप से स्थिर रहेगी इसे 'संकुचन वोल्टेज' कहा जाता है।
VP = VGS (विच्छेद) = VGS (ऑफ)
संकुचन संतृप्ति के लिए स्थिति:
VDS = VGS - VP
VGS के विभिन्न मानों के लिए JFET की अपवाहिका विशेषताओं को निम्न रूप में दिखाया गया है:
FET को एम्पलीफायर के रूप में संचालित करने के लिए यह संतृप्ति क्षेत्र में संचालित होता है।
विच्छेद: ID = 0
रैखिक: ID रैखिक रूप से बढ़ता है
संतृप्ति: ID स्थिरांक है
ध्यान दें:
1) In ≤ IDSS सदैव
2) यह भी एक 'वोल्टेज परिवर्तनीय प्रतिरोधक' के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता हैPinch-Off and Saturation Question 5:
n-चैनल सिलिकॉन FET के लिए चैनल की आधी चौड़ाई ज्ञात कीजिए, जिसका गेट-से-स्रोत वोल्टेज, VGS = Vp/4 है, जहाँ Vp पिंच-ऑफ वोल्टेज है और ड्रेन धारा, Id = 0 है।
(मान लीजिये (a) दाता सांद्रता ND = 1015 इलेक्ट्रॉन/cm3. (b) VGS = 0 V के लिए चैनल की आधी चौड़ाई 3μm है।)
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 5 Detailed Solution
संकल्पना:
n-चैनल JFET की ज्यामितीय संरचना इस प्रकार है:
जहाँ,
a = चैनल की आधी चौड़ाई।
h = प्रेरित अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई।
अंतरिक्ष आवेश चौड़ाई निम्न द्वारा दी जाती है:
\(h={{\left[ \frac{2{{\epsilon }_{s}}\left( {{V}_{bi}}-{{V}_{GS}} \right)}{q{{N}_{d}}} \right]}^{\frac{1}{2}}}\)
जहाँ
VGS = गेट-से-स्रोत वोल्टेज
Vbi = अंतर्निहित विभव बाधा।
एक उत्क्रमित-पक्षपाती p+n संधि के लिए, VGS ऋणात्मक होना चाहिए।
जब ‘h = a’ होता है, तो p+n संधि में कुल विभव को आंतरिक पिंच-ऑफ वोल्टेज कहा जाता है, जिसे Vpo द्वारा दर्शाया जाता है।
\(So,~a={{\left( \frac{2\epsilon {{V}_{po}}}{q{{N}_{d}}} \right)}^{\frac{1}{2}}}\) ----(1)
Vpo = Vbi - Vp ----(2)
जहाँ Vp = गेट-से-स्रोत वोल्टेज जिसे पिंच ऑफ प्राप्त करने के लिए लगाया जाना चाहिए।
गणना:
दिया गया है,
Vbi ≈ 0 (∵ VGS =0 के लिए चैनल की आधी चौड़ाई दी गई है)
अर्थात a = 3μm
Vp = पिंच ऑफ वोल्टेज के साथ, जब VGS = Vp, ‘h’ ‘a’ के बराबर होगा।
समीकरण (1) का उपयोग करके, हमें मिलता है,
\({{a}^{2}}=\frac{2\epsilon {{V}_{p}}}{q{{N}_{d}}}\) ----(3)
अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई = h
जब \({{V}_{GS}}=\frac{{{V}_{p}}}{4},\) अवक्षय चौड़ाई इस प्रकार प्राप्त की जाती है;
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=~\frac{2\epsilon {{V}_{GS}}}{q{{N}_{d}}}\)
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=\frac{2\epsilon }{q{{N}_{d}}}~.\frac{{{V}_{p}}}{4}~\)
ऊपर दिए गए समीकरण में समीकरण (3) से Vp का मान प्रतिस्थापित करने पर, हमें मिलता है;
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=\frac{2\epsilon }{\text{q}{{\text{N}}_{\text{d}}}}\text{ }\!\!~\!\!\text{ }.\frac{1}{4}.\frac{{{\text{a}}^{2}}\text{q}{{\text{N}}_{\text{d}}}}{2\epsilon }\)
\({{h}^{2}}=\frac{{{a}^{2}}}{4}\)
\(h=\frac{a}{2}\)
यदि a = 3 μm
इसलिए, h = 1.5 μm
इसलिए, चैनल की आधी चौड़ाई = a - h
= 3 - 1.5 = 1.5 μm
इसलिए, विकल्प (3) सही है।
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a = 3 × 10-4 cm और ND = 1015 electron/cm3 के साथ एक n-चैनल सिलिकॉन FET के लिए, पिंच-ऑफ वोल्टेज क्या है यदि सिलिकॉन का पारद्युतिक स्थिरांक ϵ = 12ϵ 0 और \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \) है) \(\frac{a^2qN_D}{2\epsilon}\) है?
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 6 Detailed Solution
Download Solution PDFप्रयुक्त सूत्र:
पिंच ऑफ वोल्टेज (VP) = \(\frac{(3\times 10^{-4})^2\times 1.6\times 10^{-19}\times 10^{15}}{2\times 12 \epsilon_0}\)
अनुप्रयोग:
दिया गया,
a = 3 × 10-4 cm
ND = 1015 electron/cm3
ϵ = 12ϵ0
q = 1.6 × 10-19 C
उपरोक्त अवधारणा से,
VP = \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \)
जहां, \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \)
इसे हल करने के बाद,
VP = 6.8 V
जब अपवाह वोल्टता संकुचन वोल्टता के बराबर होती है तो अपवाह धारा
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 7 Detailed Solution
Download Solution PDFसंकुचन के बाद JFET में अपवाहिका धारा लगभग स्थिरांक हो जाती है।
वर्णन:
शॉक्ले का समीकरण निम्न रूप में दिया गया है:
\({I_D} = {I_{DSS}}{\left( {1-\frac{{{V_{GS}}}}{{{V_P}}}} \right)^2}\)
जहाँ,
VGS = गेट से स्रोत वोल्टेज
IDSS = अपवाहिका से स्रोत संतृप्त धारा
VP = संकुचन धारा
P - चैनल JFET के लिए शॉक्ले के समीकरण और विशेषता वक्र के अनुसार, अपवाहिका धारा ID एक बढ़ते हुए धनात्मक गेट-स्रोत वोल्टेज (VGS) के साथ कम होता है।
VGS = VP होने पर अपवाहिका धारा शून्य हो जाती है। सामान्य संचालन के लिए, VGS, VP और 0 के बीच कहीं भी अभिनत होता है।
P - चैनल वाले जंक्शन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए विशेषता वक्र नीचे दर्शाया गया हैं।
स्थिति I: यदि VDS = 0 और VGS = 0 है, तो उपकरण बिना किसी धारा के साथ निष्क्रिय होगी अर्थात् IDS = 0
स्थिति II:
- अब VDS को ऋणात्मक लेते हैं जबकि VGS, 0 है।
- इस अवस्था पर धारा स्रोत से अपवाहिका (पारंपरिक दिशा के अनुसार) तक प्रवाहित होती है क्योंकि p - अधःस्तर में छिद्र अपवाहिका की ओर बढ़ती है जबकि स्रोत से इसे प्रतिकर्षित किया जाता है।
- इस धारा का मान केवल चैनल - प्रतिरोध द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है और VDS (ओह्मिक क्षेत्र) में कमी के साथ बढ़ता हुआ दिखाई देता है।
- हालाँकि जब एकबार संकुचन (VDS = VP) होता है, तो धारा IDS विशिष्ट स्तर IDSS पर संतृप्त होती है, जिसके दौरान उपकरण एक स्थिरांक धारा स्रोत के रूप में कार्य करता है।
स्थिति III:
- अगला, माना कि VGS = धनात्मक है जबकि VDS ऋणात्मक है।
- यहाँ प्रदर्शित प्रभाव उस तथ्य के साथ स्थिति II के प्रभाव के समरूप है कि संतृप्त तीव्र दर पर होती है क्योंकि VGS अधिक और अधिक धनात्मक हो जाता है।
- यहाँ धारा प्रवाहित होना बंद या समाप्त हो जाती है क्योंकि VDS का मान VP के बराबर है, परिणामस्वरूप उपकरण बंद अवस्था में चला जाता है।
एक JFET में संकुचन वोल्टेज के ऊपर संचालन से _____।
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 8 Detailed Solution
Download Solution PDFसंकुचन वोल्टेज:
जिस वोल्टेज पर चैनल संकुचित होगा यानी स्रोत से लेकर अपवाहिका तक आगे गति नहीं होगी और धारा व्यावहारिक रूप से स्थिर रहेगी इसे 'संकुचन वोल्टेज' कहा जाता है।
VP = VGS (विच्छेद) = VGS (ऑफ)
संकुचन संतृप्ति के लिए स्थिति:
VDS = VGS - VP
VGS के विभिन्न मानों के लिए JFET की अपवाहिका विशेषताओं को निम्न रूप में दिखाया गया है:
FET को एम्पलीफायर के रूप में संचालित करने के लिए यह संतृप्ति क्षेत्र में संचालित होता है।
विच्छेद: ID = 0
रैखिक: ID रैखिक रूप से बढ़ता है
संतृप्ति: ID स्थिरांक है
ध्यान दें:
1) In ≤ IDSS सदैव
2) यह भी एक 'वोल्टेज परिवर्तनीय प्रतिरोधक' के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता हैn-चैनल सिलिकॉन FET के लिए चैनल की आधी चौड़ाई ज्ञात कीजिए, जिसका गेट-से-स्रोत वोल्टेज, VGS = Vp/4 है, जहाँ Vp पिंच-ऑफ वोल्टेज है और ड्रेन धारा, Id = 0 है।
(मान लीजिये (a) दाता सांद्रता ND = 1015 इलेक्ट्रॉन/cm3. (b) VGS = 0 V के लिए चैनल की आधी चौड़ाई 3μm है।)
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 9 Detailed Solution
Download Solution PDFसंकल्पना:
n-चैनल JFET की ज्यामितीय संरचना इस प्रकार है:
जहाँ,
a = चैनल की आधी चौड़ाई।
h = प्रेरित अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई।
अंतरिक्ष आवेश चौड़ाई निम्न द्वारा दी जाती है:
\(h={{\left[ \frac{2{{\epsilon }_{s}}\left( {{V}_{bi}}-{{V}_{GS}} \right)}{q{{N}_{d}}} \right]}^{\frac{1}{2}}}\)
जहाँ
VGS = गेट-से-स्रोत वोल्टेज
Vbi = अंतर्निहित विभव बाधा।
एक उत्क्रमित-पक्षपाती p+n संधि के लिए, VGS ऋणात्मक होना चाहिए।
जब ‘h = a’ होता है, तो p+n संधि में कुल विभव को आंतरिक पिंच-ऑफ वोल्टेज कहा जाता है, जिसे Vpo द्वारा दर्शाया जाता है।
\(So,~a={{\left( \frac{2\epsilon {{V}_{po}}}{q{{N}_{d}}} \right)}^{\frac{1}{2}}}\) ----(1)
Vpo = Vbi - Vp ----(2)
जहाँ Vp = गेट-से-स्रोत वोल्टेज जिसे पिंच ऑफ प्राप्त करने के लिए लगाया जाना चाहिए।
गणना:
दिया गया है,
Vbi ≈ 0 (∵ VGS =0 के लिए चैनल की आधी चौड़ाई दी गई है)
अर्थात a = 3μm
Vp = पिंच ऑफ वोल्टेज के साथ, जब VGS = Vp, ‘h’ ‘a’ के बराबर होगा।
समीकरण (1) का उपयोग करके, हमें मिलता है,
\({{a}^{2}}=\frac{2\epsilon {{V}_{p}}}{q{{N}_{d}}}\) ----(3)
अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई = h
जब \({{V}_{GS}}=\frac{{{V}_{p}}}{4},\) अवक्षय चौड़ाई इस प्रकार प्राप्त की जाती है;
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=~\frac{2\epsilon {{V}_{GS}}}{q{{N}_{d}}}\)
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=\frac{2\epsilon }{q{{N}_{d}}}~.\frac{{{V}_{p}}}{4}~\)
ऊपर दिए गए समीकरण में समीकरण (3) से Vp का मान प्रतिस्थापित करने पर, हमें मिलता है;
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=\frac{2\epsilon }{\text{q}{{\text{N}}_{\text{d}}}}\text{ }\!\!~\!\!\text{ }.\frac{1}{4}.\frac{{{\text{a}}^{2}}\text{q}{{\text{N}}_{\text{d}}}}{2\epsilon }\)
\({{h}^{2}}=\frac{{{a}^{2}}}{4}\)
\(h=\frac{a}{2}\)
यदि a = 3 μm
इसलिए, h = 1.5 μm
इसलिए, चैनल की आधी चौड़ाई = a - h
= 3 - 1.5 = 1.5 μm
इसलिए, विकल्प (3) सही है।
Pinch-Off and Saturation Question 10:
a = 3 × 10-4 cm और ND = 1015 electron/cm3 के साथ एक n-चैनल सिलिकॉन FET के लिए, पिंच-ऑफ वोल्टेज क्या है यदि सिलिकॉन का पारद्युतिक स्थिरांक ϵ = 12ϵ 0 और \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \) है) \(\frac{a^2qN_D}{2\epsilon}\) है?
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 10 Detailed Solution
प्रयुक्त सूत्र:
पिंच ऑफ वोल्टेज (VP) = \(\frac{(3\times 10^{-4})^2\times 1.6\times 10^{-19}\times 10^{15}}{2\times 12 \epsilon_0}\)
अनुप्रयोग:
दिया गया,
a = 3 × 10-4 cm
ND = 1015 electron/cm3
ϵ = 12ϵ0
q = 1.6 × 10-19 C
उपरोक्त अवधारणा से,
VP = \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \)
जहां, \(\rm \epsilon_0 = \frac{1}{36 \pi} \times 10^{-9} \)
इसे हल करने के बाद,
VP = 6.8 V
Pinch-Off and Saturation Question 11:
जब अपवाह वोल्टता संकुचन वोल्टता के बराबर होती है तो अपवाह धारा
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 11 Detailed Solution
संकुचन के बाद JFET में अपवाहिका धारा लगभग स्थिरांक हो जाती है।
वर्णन:
शॉक्ले का समीकरण निम्न रूप में दिया गया है:
\({I_D} = {I_{DSS}}{\left( {1-\frac{{{V_{GS}}}}{{{V_P}}}} \right)^2}\)
जहाँ,
VGS = गेट से स्रोत वोल्टेज
IDSS = अपवाहिका से स्रोत संतृप्त धारा
VP = संकुचन धारा
P - चैनल JFET के लिए शॉक्ले के समीकरण और विशेषता वक्र के अनुसार, अपवाहिका धारा ID एक बढ़ते हुए धनात्मक गेट-स्रोत वोल्टेज (VGS) के साथ कम होता है।
VGS = VP होने पर अपवाहिका धारा शून्य हो जाती है। सामान्य संचालन के लिए, VGS, VP और 0 के बीच कहीं भी अभिनत होता है।
P - चैनल वाले जंक्शन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए विशेषता वक्र नीचे दर्शाया गया हैं।
स्थिति I: यदि VDS = 0 और VGS = 0 है, तो उपकरण बिना किसी धारा के साथ निष्क्रिय होगी अर्थात् IDS = 0
स्थिति II:
- अब VDS को ऋणात्मक लेते हैं जबकि VGS, 0 है।
- इस अवस्था पर धारा स्रोत से अपवाहिका (पारंपरिक दिशा के अनुसार) तक प्रवाहित होती है क्योंकि p - अधःस्तर में छिद्र अपवाहिका की ओर बढ़ती है जबकि स्रोत से इसे प्रतिकर्षित किया जाता है।
- इस धारा का मान केवल चैनल - प्रतिरोध द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है और VDS (ओह्मिक क्षेत्र) में कमी के साथ बढ़ता हुआ दिखाई देता है।
- हालाँकि जब एकबार संकुचन (VDS = VP) होता है, तो धारा IDS विशिष्ट स्तर IDSS पर संतृप्त होती है, जिसके दौरान उपकरण एक स्थिरांक धारा स्रोत के रूप में कार्य करता है।
स्थिति III:
- अगला, माना कि VGS = धनात्मक है जबकि VDS ऋणात्मक है।
- यहाँ प्रदर्शित प्रभाव उस तथ्य के साथ स्थिति II के प्रभाव के समरूप है कि संतृप्त तीव्र दर पर होती है क्योंकि VGS अधिक और अधिक धनात्मक हो जाता है।
- यहाँ धारा प्रवाहित होना बंद या समाप्त हो जाती है क्योंकि VDS का मान VP के बराबर है, परिणामस्वरूप उपकरण बंद अवस्था में चला जाता है।
Pinch-Off and Saturation Question 12:
एक JFET में संकुचन वोल्टेज के ऊपर संचालन से _____।
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 12 Detailed Solution
संकुचन वोल्टेज:
जिस वोल्टेज पर चैनल संकुचित होगा यानी स्रोत से लेकर अपवाहिका तक आगे गति नहीं होगी और धारा व्यावहारिक रूप से स्थिर रहेगी इसे 'संकुचन वोल्टेज' कहा जाता है।
VP = VGS (विच्छेद) = VGS (ऑफ)
संकुचन संतृप्ति के लिए स्थिति:
VDS = VGS - VP
VGS के विभिन्न मानों के लिए JFET की अपवाहिका विशेषताओं को निम्न रूप में दिखाया गया है:
FET को एम्पलीफायर के रूप में संचालित करने के लिए यह संतृप्ति क्षेत्र में संचालित होता है।
विच्छेद: ID = 0
रैखिक: ID रैखिक रूप से बढ़ता है
संतृप्ति: ID स्थिरांक है
ध्यान दें:
1) In ≤ IDSS सदैव
2) यह भी एक 'वोल्टेज परिवर्तनीय प्रतिरोधक' के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता हैPinch-Off and Saturation Question 13:
n-चैनल सिलिकॉन FET के लिए चैनल की आधी चौड़ाई ज्ञात कीजिए, जिसका गेट-से-स्रोत वोल्टेज, VGS = Vp/4 है, जहाँ Vp पिंच-ऑफ वोल्टेज है और ड्रेन धारा, Id = 0 है।
(मान लीजिये (a) दाता सांद्रता ND = 1015 इलेक्ट्रॉन/cm3. (b) VGS = 0 V के लिए चैनल की आधी चौड़ाई 3μm है।)
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 13 Detailed Solution
संकल्पना:
n-चैनल JFET की ज्यामितीय संरचना इस प्रकार है:
जहाँ,
a = चैनल की आधी चौड़ाई।
h = प्रेरित अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई।
अंतरिक्ष आवेश चौड़ाई निम्न द्वारा दी जाती है:
\(h={{\left[ \frac{2{{\epsilon }_{s}}\left( {{V}_{bi}}-{{V}_{GS}} \right)}{q{{N}_{d}}} \right]}^{\frac{1}{2}}}\)
जहाँ
VGS = गेट-से-स्रोत वोल्टेज
Vbi = अंतर्निहित विभव बाधा।
एक उत्क्रमित-पक्षपाती p+n संधि के लिए, VGS ऋणात्मक होना चाहिए।
जब ‘h = a’ होता है, तो p+n संधि में कुल विभव को आंतरिक पिंच-ऑफ वोल्टेज कहा जाता है, जिसे Vpo द्वारा दर्शाया जाता है।
\(So,~a={{\left( \frac{2\epsilon {{V}_{po}}}{q{{N}_{d}}} \right)}^{\frac{1}{2}}}\) ----(1)
Vpo = Vbi - Vp ----(2)
जहाँ Vp = गेट-से-स्रोत वोल्टेज जिसे पिंच ऑफ प्राप्त करने के लिए लगाया जाना चाहिए।
गणना:
दिया गया है,
Vbi ≈ 0 (∵ VGS =0 के लिए चैनल की आधी चौड़ाई दी गई है)
अर्थात a = 3μm
Vp = पिंच ऑफ वोल्टेज के साथ, जब VGS = Vp, ‘h’ ‘a’ के बराबर होगा।
समीकरण (1) का उपयोग करके, हमें मिलता है,
\({{a}^{2}}=\frac{2\epsilon {{V}_{p}}}{q{{N}_{d}}}\) ----(3)
अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई = h
जब \({{V}_{GS}}=\frac{{{V}_{p}}}{4},\) अवक्षय चौड़ाई इस प्रकार प्राप्त की जाती है;
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=~\frac{2\epsilon {{V}_{GS}}}{q{{N}_{d}}}\)
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=\frac{2\epsilon }{q{{N}_{d}}}~.\frac{{{V}_{p}}}{4}~\)
ऊपर दिए गए समीकरण में समीकरण (3) से Vp का मान प्रतिस्थापित करने पर, हमें मिलता है;
\(\Rightarrow {{h}^{2}}=\frac{2\epsilon }{\text{q}{{\text{N}}_{\text{d}}}}\text{ }\!\!~\!\!\text{ }.\frac{1}{4}.\frac{{{\text{a}}^{2}}\text{q}{{\text{N}}_{\text{d}}}}{2\epsilon }\)
\({{h}^{2}}=\frac{{{a}^{2}}}{4}\)
\(h=\frac{a}{2}\)
यदि a = 3 μm
इसलिए, h = 1.5 μm
इसलिए, चैनल की आधी चौड़ाई = a - h
= 3 - 1.5 = 1.5 μm
इसलिए, विकल्प (3) सही है।
Pinch-Off and Saturation Question 14:
नीचे दिए गए परिपथ में एक n चैनल E केवल MOSFET का उपयोग किया जाता है जिसमें VT = 1 V, \(\mu_nC_{ox} \frac{W}{L}=0.3 mA/V^2)\), V0 खोजें।
Answer (Detailed Solution Below)
Pinch-Off and Saturation Question 14 Detailed Solution
अवधारणा :
संतृप्ति में MOSFET में अपवाहिका धारा को इसके द्वारा दिया जाता है:
\({I_D} = \frac{{{\mu _n}{C_{ox}}W}}{{2L}}\left( {{{\left( {{V_{GS}} - {V_T}} \right)}^2}} \right)\)
गणना:
चूंकि गेट और अपवाहिका लघु परिपथित होते हैं, इसलिए ट्रांजिस्टर संतृप्ति मोड में होता है।
\(ID=\frac{5-V_0}{2k \Omega}\) .....(i)
इसके अलावा V0 = VGS
अब अपवाहिका धारा इस प्रकार दिया जाता है:
\(I_D=\frac{1}{2}\mu_0C_0\frac{\omega}{L}[V_GS-V_T]^2\) .....(ii)
अब समीकरण (i) और (ii) को बराबर करके
\(\frac{1}{2}\times0.3\times10^{-3}[V_0-1]^2=\frac{5-V_0}{2\times10^3}\)
\(0.3[V_0-1]^2=5-V_0\)
\(V_0^2+1-2V_0=16.67-\frac{10V_0}{3}\)
V0 = 3.35 V