tranzistoare cu efect de câmp metal-oxid-semiconductorsimboluri. ¾. structura fizica. ¾ ... dex....

1 / 18

Tranzistoare

cu efect

de câmp metal-oxid-semiconductor

SimboluriStructura fizicaPrincipiul de functionareCaracteristici de transfer si de iesireRegiuni de funcţionarePlasarea PSF

pentru TMOS cu canal

n indus şi canal

p indus.

2 / 18

Simboluri

D –

drena

G –

grila

S –

sursa

B –

baza (substrat)

3 / 18

Structura

fizica canal n indus

Pentru a avea curent intre terminalele de drena si sursa este necesara formarea unui canal cu purtatori majoritari de tip

n

4 / 18

Optional

5 / 18

Optional

ID = 0

6 / 18

Optional

7 / 18

Optional

8 / 18

Pentru

a

înţelege funcţionarea TMOS vom studia caracteristicile statice

la terminalele

TMOS cu canal n:

caracteristicile de transfer iD(vGS)

caracteristicile de ieşire iD(vDS) SD

G

SGD

iii

iii

==

−=+0

curentdenod

CoGS vv =

Principiul de funcţionare

9 / 18

Caracteristici de transfer

0blocatesteT

=−<

D

PGS

IVv

VP –

tensiune de prag

VP

=0,58V

0 conductie,in esteT

>−>

D

PGS

IVv

CoGS vv =

10 / 18

Caracteristici de transfer

2)( PGSD Vvi −= β

DSsatDS Vv <

])(2[ 2DSDSPGSD vvVvi −−= β

• Regiunea

de saturatie

• Regiunea

liniara

vDS

– mic,

iD

–

depinde

liniar

de tensiunea

de comanda

vGS,

-

depinde

de tensiunea

de iesire

vDS,

DSsatDS Vv >

iD

–

depinde

doar

de patratul

vGS

VP

=0,58V, β=104μA/V2

PGSDSsat VvV −=

11 / 18

Caracteristici de transfer si

de iesire

12 / 18

Exemplificare

V5

Ce valori au VGS, ID

,

VDS

, VGD

, VDSsat

pentru urmatoarele valori ale VCo

?

V8.2V5.2

V2

3

2

1

===

Co

Co

Co

VVV

Plasati punctele statice de functionare Q(VDS

, ID

), in planul caracteristicilor de iesire. In ce regiuni de functionare lucreaza tranzistorul?

13 / 18

Regiunea liniara:

])(2[ 2DSDSPGSD vvVvi −−=β

β

–

parametru

constructiv

al tranzistorului

TMOS;–

factorul

beta

se măsoară

în

µA/V2, mA/V2, A/V2;

–

pentru

tranzistoare discrete se poate

extrage

din caracteristicile

de catalog

LWK⋅=

2β ( )2

2 PGSD VvL

WKi −=

Pentru

tranzistoarele integrate avem:

regiunea activă

K -

parametrul

transconductanţă

şi se măsoară

în

µA/V2

W -

lăţimea

canalului

prin

care circulă

iD

L -

este

lungimea

canalului

prin

care circulă

iD

Regiunea activă:

2)( PGSD Vvi −= β

14 / 18

Plasarea PSF: Q(ID , VDS )

Q(ID

, VDS

) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vGS

Dreapta de sarcină:

vDS =VAl -RD iD

VDS

15 / 18

Regiuni de functionare

T –

(aF

):

VP <VGS <VGS3

T –

(b):

VGS <VP

T –

(cex):

VGS >VGS3

VDS

IDex

Tranzistorul

să

nu

fie polarizat

foarte

aproape

de originea sistemului

de axe sau

de una

dintre

axe.

Moduri

de utilizare

in comutare (b) (cex)

ca amplificator (aF

), eventual (aR

)

rezistenta liniara comandata in tensiune

(cex) şi (aF

) suntseparate

de curba

VDSsat =VGS –VP

16 / 18

Exemplificareβ=2mA/V2

VP

=1V1.vGS

=0,8V; 3.vGS

=4V2.vGS

=2,5V;

a)

În ce regiune se află T

pentru:

b)

Valoarea

minimă

a vGS

pentru care T

mai

este

în

(cex)?

1. vGS

<VP

,

deci T (b)

2. vGS

>VP

, deci T (cex) sau (aF

)

comparam vDS cu vDSsatvDS

=VAl

-RD

·iD

Presupunem T în

(aF

)

iD

= β

(vGS

–VP

)2

iD

=2·(2,5 -1)2= 4,5mAvDS

=20-3 ·

4,5= 6,5V

vDS

sat

= vGS

–VP

=1,5-1= 0,5V

vDS

>vDssat

, T este

în

(aF

).

vGD

=vGS

-vDS

=1,5-6,5= -4V < VP

17 / 18

iD

=2·(4-1)2 =18mAvDS

=20-3·18= -34V

3. vGS

=4V>VP

, deci T (cex) sau (aF

)

presupunerea

T -

(aF

)

este

falsăT

este

în

(cex)

Altă

modalitate: compararea

valorii

iD

in (aF

) cu iDex

67,6320, ==≈

−=

RV

RvV

i AlexDSAlDex mA

iD

=18mA > iDex

=6,67mA ⇒

T -

(cex)

18 / 18

b) valoarea

minimă

vGSmin

pentru

care T este

în

(cex) corespunde plasării

lui

T

pe

curba

vDSsat

vDSsat

=VAl -R·iD

vDSsat

=vGSmin

-VP

VAl -R·iD

=vGsmin

–VP

iD

=β·(vGSmin

-VP

)2

R β(vGSmin

–VP

)2+ (vGSmin

-VP

) -VAl = 0

din soluţia

vGSmin

–VP >0

VGSmin =2,744V