مختصراً، فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر (FET) کا کام کرنے والا اصول یہ ہے کہ "چینل کے ذریعے نالی اور منبع کے درمیان بہنے والی موجودہ ID کو گیٹ اور چینل کے درمیان pn جنکشن سے بننے والے ریورس-متعصب گیٹ وولٹیج کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔" مزید واضح طور پر، ID کے بہاؤ کے راستے کی چوڑائی، یعنی چینل کراس- سیکشنل ایریا، pn جنکشن کے ریورس تعصب میں تبدیلی کی وجہ سے ڈیپلیشن پرت کی توسیع میں تبدیلی کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ غیر-سیچوریشن والے علاقے میں جہاں VGS=0، ٹرانزیشن پرت کی توسیع بہت بڑی نہیں ہے۔ ڈرین اور سورس کے درمیان لگائے گئے الیکٹرک فیلڈ VDS کے مطابق، سورس ریجن میں کچھ الیکٹران ڈرین کے ذریعے کھینچے جاتے ہیں، یعنی کرنٹ آئی ڈی ڈرین سے ماخذ کی طرف بہتی ہے۔ گیٹ سے ڈرین بلاکس تک پھیلی ٹرانزیشن پرت چینل کے حصے کو روکتی ہے، جس کی وجہ سے ID سیر ہو جاتی ہے۔ اس حالت کو پنچ-آف کہتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ ٹرانزیشن لیئر چینل کے کچھ حصے کو روکتی ہے، لیکن کرنٹ منقطع نہیں ہوتا ہے۔
منتقلی کی تہہ میں، کیونکہ الیکٹران اور سوراخوں کی کوئی آزاد حرکت نہیں ہوتی، اس میں مثالی حالات میں تقریباً موصلی خصوصیات ہوتی ہیں، اور کرنٹ عام طور پر بہت آہستہ سے بہتا ہے۔ تاہم، اس مقام پر، نالی اور منبع کے درمیان برقی میدان درحقیقت نالی اور گیٹ کے نیچے کے قریب ہے جہاں دو منتقلی پرتیں آپس میں ہیں۔ بڑھے ہوئے الیکٹرک فیلڈ کے ذریعے کھینچے گئے ہائی-اسپیڈ الیکٹران ٹرانزیشن لیئر سے گزرتے ہیں۔ چونکہ بڑھے ہوئے الیکٹرک فیلڈ کی طاقت تقریبا مستقل رہتی ہے، ID سنترپتی ہوتی ہے۔ دوم، VGS منفی سمت میں تبدیل ہوتا ہے، جس سے VGS=VGS(آف) ہوتا ہے، جس مقام پر منتقلی کی تہہ تقریباً پورے خطے کو ڈھانپ لیتی ہے۔ مزید برآں، VDS کا زیادہ تر الیکٹرک فیلڈ ٹرانزیشن پرت پر لاگو ہوتا ہے، الیکٹران کو بڑھے ہوئے سمت کی طرف کھینچتا ہے، ماخذ کے قریب صرف ایک بہت ہی مختصر حصہ رہ جاتا ہے، اور کرنٹ کے بہاؤ کو مزید روکتا ہے۔
MOS فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر پاور سوئچ سرکٹ
MOS فیلڈ-اثر ٹرانزسٹرز کو میٹل-آکسائڈ-سیمک کنڈکٹر فیلڈ-اثر ٹرانزسٹرز (MOSFETs) کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ وہ عام طور پر دو قسموں میں آتے ہیں: ڈیپلیشن-موڈ اور اینہانسمنٹ-موڈ۔ افزائش-موڈ MOSFETs کو مزید NPN اور PNP اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ NPN قسم کو عام طور پر N-چینل کہا جاتا ہے، اور PNP قسم کو P-چینل بھی کہا جاتا ہے۔ ایک N-چینل فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر (FET) کے لیے، سورس اور ڈرین ایک N-قسم کے سیمی کنڈکٹر سے منسلک ہوتے ہیں، اور اسی طرح، ایک P-چینل FET کے لیے، سورس اور ڈرین P-قسم کے سیمی کنڈکٹر سے جڑے ہوتے ہیں۔ FET کا آؤٹ پٹ کرنٹ ان پٹ وولٹیج (یا الیکٹرک فیلڈ) کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، اور اسے کم سے کم یا غیر موجود سمجھا جا سکتا ہے۔ اس کے نتیجے میں اعلی ان پٹ رکاوٹ پیدا ہوتی ہے، اسی لیے اسے فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر (FET) کہا جاتا ہے۔
جب ڈایڈڈ پر فارورڈ وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے (P-ٹرمینل سے مثبت، N-ٹرمینل سے منفی)، ڈایڈڈ چلاتا ہے، اور کرنٹ اپنے PN جنکشن سے گزرتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ جب P-قسم کے سیمی کنڈکٹر پر مثبت وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے تو، N-قسم کے سیمی کنڈکٹر میں منفی الیکٹران مثبت وولٹیج P-قسم کے سیمی کنڈکٹر کی طرف متوجہ ہوتے ہیں، جب کہ P- قسم کے سیمی کنڈکٹر میں مثبت الیکٹران N- قسم کے کرنٹ کی طرف بڑھتے ہیں، جس سے کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔ اسی طرح، جب ڈائیوڈ (P-ٹرمینل کو منفی ٹرمینل سے اور N-ٹرمینل کو مثبت ٹرمینل سے منسلک) پر ریورس وولٹیج لاگو کیا جاتا ہے، P- قسم کے سیمی کنڈکٹر پر منفی وولٹیج لاگو ہوتا ہے۔ مثبت الیکٹران P-قسم کے سیمی کنڈکٹر پر مرتکز ہوتے ہیں، جبکہ منفی الیکٹران N-قسم کے سیمی کنڈکٹر پر مرتکز ہوتے ہیں۔ چونکہ الیکٹران حرکت نہیں کرتے، اس لیے PN جنکشن سے کوئی کرنٹ نہیں گزرتا، اور ڈایڈڈ منقطع ہو جاتا ہے۔ جب گیٹ پر کوئی وولٹیج نہ ہو، جیسا کہ پہلے تجزیہ کیا گیا ہے، منبع اور نالی کے درمیان کوئی کرنٹ نہیں بہہ رہا ہے، اور MOSFET آف حالت میں ہے (شکل 7a)۔ جب ایک N-چینل MOS MOSFET کے گیٹ پر مثبت وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے، برقی فیلڈ کی وجہ سے، N{20}} قسم کے سیمی کنڈکٹر کے منبع اور نالی سے منفی الیکٹران گیٹ کی طرف متوجہ ہوتے ہیں۔ تاہم، آکسائیڈ فلم کی رکاوٹ کی وجہ سے، الیکٹران P-قسم کے سیمی کنڈکٹر میں دو N-چینلز کے درمیان جمع ہو جاتے ہیں (شکل 7b دیکھیں)، اس طرح کرنٹ بنتا ہے اور ذریعہ اور نالی کو موصل بناتا ہے۔ یہ تصور کیا جا سکتا ہے کہ دو N{26}}قسم کے سیمی کنڈکٹرز ایک چینل کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں، اور گیٹ وولٹیج کا قیام ان کے درمیان ایک پل بنانے کے مترادف ہے۔ اس پل کا سائز گیٹ وولٹیج سے طے ہوتا ہے۔
C-MOS فیلڈ-Effect Transistor (Enhancement-Mode MOS Field-Effect Transistor)
یہ سرکٹ ایک اضافہ-موڈ P-چینل MOS فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر (EMT) اور ایک اضافہ-موڈ N-چینل MOS فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر (N-چینل MOS فیلڈ-effect) کو یکجا کرتا ہے۔ جب ان پٹ کم ہوتا ہے، تو P-چینل MOS فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر آن ہوتا ہے، اور اس کا آؤٹ پٹ پاور سپلائی کے مثبت ٹرمینل سے منسلک ہوتا ہے۔ جب ان پٹ زیادہ ہوتا ہے، N-چینل MOS فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر کو آن کر دیا جاتا ہے، اور اس کا آؤٹ پٹ زمین سے منسلک ہوتا ہے۔ اس سرکٹ میں، P-چینل اور N-چینل MOS فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر ہمیشہ مخالف حالتوں میں کام کرتے ہیں، ان کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے مراحل کو الٹ دیا جاتا ہے۔ یہ آپریشن بڑے کرنٹ آؤٹ پٹ کی اجازت دیتا ہے۔ اس کے ساتھ ہی، لیکیج کرنٹ کی وجہ سے، گیٹ وولٹیج کے 0V تک پہنچنے سے پہلے MOS فیلڈ-اثر ٹرانزسٹر کو بند کر دیا جاتا ہے، عام طور پر جب گیٹ وولٹیج 1 سے 2V سے کم ہوتا ہے۔ ٹرن-آف وولٹیج مخصوص MOS فیلڈ-اثر ٹرانجسٹر کے لحاظ سے تھوڑا سا مختلف ہوتا ہے۔ یہ ڈیزائن شارٹ سرکٹ کو روکتا ہے جس کی وجہ سے دونوں ٹرانزسٹر ایک ساتھ چلتے ہیں۔
