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