आयु 12+ · निःशुल्क · अंग्रेज़ी और हिन्दी
आप तैयार करेंगे: CMOS की दो अवस्थाओं का क्रम और आउटपुट आवेश की गणना।
किसी खंड पर जाएँ
ट्रांज़िस्टर चालक रास्ते को नियंत्रित करता है
MOSFET फ़ील्ड-इफ़ेक्ट ट्रांज़िस्टर है। इन्सुलेटेड गेट का वोल्टेज उन विद्युत परिस्थितियों को बदलता है जो स्रोत और ड्रेन के बीच चैनल नियंत्रित करती हैं। यह ठोस-अवस्था उपकरण है: भीतर छोटा लीवर नहीं चलता। गेट, स्रोत, ड्रेन और बॉडी के वोल्टेज महत्त्वपूर्ण हैं; “ऊँचा इनपुट हर ट्रांज़िस्टर चालू करता है” सामान्य नियम नहीं है।
स्रोत: MIT: MOSFET और CMOS ↗
डिजिटल तर्क में नियंत्रित-स्विच मॉडल उपयोगी है। तय शर्तों में विस्तृत धारा–वोल्टेज व्यवहार को “चालक” या “चालक नहीं” से बदलते हैं। इससे सत्य सारणी निकालना आसान होता है, पर निर्मित ट्रांज़िस्टर की धारा, तापमान या गति नहीं मिलती।
दो पूरक रास्तों से इन्वर्टर बनता है
आदर्श CMOS इन्वर्टर में धन आपूर्ति VDD तक pMOS पुल-अप और 0 V तक nMOS पुल-डाउन होता है। दोनों गेट का इनपुट A है और रास्ते आउटपुट Y पर मिलते हैं। मान्य, स्थिर इनपुट पर एक रास्ता चालू और दूसरा बंद होता है। परिणाम NOT है: Y, A के उलट है।
स्रोत: MIT: इन्वर्टर के उपकरण मॉडल ↗
| A | pMOS | nMOS | Y |
|---|---|---|---|
| 0 | चालू | बंद | 1 |
| 1 | बंद | चालू | 0 |
सत्य सारणी विद्युत विवरण छिपाती है
लॉजिक 0 या 1 वोल्टेज की मान्य सीमा बताता है। इसका अर्थ हर जगह ठीक 0 V या ठीक 1 V नहीं। विनिर्देश मान्य इनपुट, आउटपुट और आउटपुट स्थिर होने का समय तय करते हैं। बीच का वोल्टेज मान्य लॉजिक स्तर न भी हो सकता है।
स्रोत: MIT: डिजिटल अमूर्तन ↗
असली CMOS में रिसाव, धारिता और बदलने का समय होता है। स्विचिंग के आसपास दोनों उपकरण कुछ हद तक चालक हो सकते हैं। लोड चार्ज करने में धारा लगती है; धीमा या अनिश्चित इनपुट अनचाहा व्यवहार दे सकता है। आदर्श मॉडल में स्थिर आपूर्ति-से-ग्राउंड रास्ता न होने से असली गेट का ऊर्जा उपयोग शून्य नहीं होता।
छोटी आवेश गणना से स्विचिंग का काम समझें
धारिता वोल्टेज बदलने पर आवेश का बदलाव बताती है। आदर्श स्थिर संधारित्र के लिए ΔQ = C × ΔV। यहाँ चर C की इकाई फ़ैरड है; आवेश की इकाई C कूलॉम है। एक अक्षर की भूमिकाएँ अलग हैं, इसलिए इकाई पढ़ें।
स्रोत: OpenStax: धारिता और आवेश ↗
2 nF का कल्पित आउटपुट लोड और 0 V से 3 V बदलाव लें। ΔQ = 2 nF × 3 V = 6 nC। समान बदलाव में लोड 4 nF करने पर 12 nC चाहिए। नैनो का अर्थ एक अरबवाँ है। ये गणना के उदाहरण हैं, ट्रांज़िस्टर की डेटा शीट नहीं।
इनपुट संकेत रास्ता चुनता है और आपूर्ति आउटपुट चार्ज करने की ऊर्जा देती है। कई गेट इनपुट जोड़ने से लोड बढ़ता है। वास्तविक उपकरण जाँचने के लिए बूलियन फ़ंक्शन के साथ उसके मॉडल, आपूर्ति सीमा, लोड और टाइमिंग की शर्तें भी चाहिए।
स्विच मॉडल और भौतिक व्यवहार का अंतर रखें
मॉडल का उपयोग करें
अनुमान बनाएँ, एक छोटी जाँच चलाएँ और परिणाम तथा उसकी सीमाएँ लिखें। कई चीज़ें एक साथ बदलने से पहले अंतर का कारण समझें।
स्रोत और आगे पढ़ें
- MIT: MOSFET और CMOS ↗
- MIT: इन्वर्टर के उपकरण मॉडल ↗
- University of New Mexico: CMOS के चालक रास्ते ↗
- MIT: डिजिटल अमूर्तन ↗
- Texas Instruments: धीमे और अनिश्चित CMOS इनपुट ↗
- OpenStax: धारिता और आवेश ↗
मूल चित्र, उदाहरण और स्वयं जाँच के प्रश्न। हर मॉडल अपनी धारणाएँ बताता है; दिए स्रोत पाठ आगे का विस्तार देते हैं।