Ηλεκτρονική ΙΙΙ Παύλος - Πέτρος Σωτηριάδης. Επανάληψη μέρος 2 ο. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ηλεκτρονική ΙΙΙ Παύλος - Πέτρος Σωτηριάδης. Επανάληψη μέρος 2 ο. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών"

Ζωή Μιχαλολιάκος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 AO Ηλεκτρονική ΙΙΙ Παύλος - Πέτρος Σωτηριάδης Επανάληψη μέρος 2 ο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης reative ommons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 Υπενθύµιση : Προαπαιτούµενες Βασικές Γνώσεις Για την Ηλεκτρονική ΙΙΙ Στοιχεία Γραµµικής Άλγεβρας (Πίνακες / Συστήµατα) Στοιχεία Μετασχηµατισµού Laplace Στοιχεία ιαφορικών Εξισώσεων ιαγράµµατα Bode Ότι άλλο συζητήσουµε στις πρώτες 2 (η 3) διαλέξεις Το µάθηµα είναι προχωρηµένο και προαπαιτεί καλή γνώση της Ηλεκτρονικής Ι & ΙΙ 2

4 MOS (υπόστρωµα P) Πηγάδι 3

5 Περιοχή Κόρου, D V > V, V > V V GS T DS GS T Για το PMOS παίρνετε απόλυτες Τιµές V GS, V T, V SB I G =0 I D 1 W I = µ V V + λ V 2 L 2 ( ) ( 1 ) D n ox GS T DS Εξάρτηση από V SB ( 2 2 ) V = V + γ Φ + V Φ T T 0 f SB f ox ε ox = t ox 1 λ V L A Κίτρινο: Εξαρτάται από την τεχνολογία, T ( ΕΝ το ελέγχετε ) VT 0 = VT = V V SB 2qN = 0 A S γ = PMOS: παίρνετε απόλυτεςτιµές V GS, V T,, Φ f V SB OX ε 4

6 Περιοχή Κόρου, A (1) Για το PMOS παίρνετε απόλυτες Τιµές V OV, Φ f, V SB Κίτρινο: Εξαρτάται από την τεχνολογία ( ΕΝ το ελέγχετε ) W W 2I D gm = µ nox VOV = 2µ nox I D = L L VOV ~0.2 γ g = χ g = g 2 2Φ + V mb m m f SB V OV A : OverDrive Voltage (Τάση υπεροδήγησης) V V V OV GS T 1.2v 0.7v V = V L A r o 1 VA V A 1 = = = L, λ λ I D I D I D VA γ = 2qN A S OX ε 5

7 Περιοχή Κόρου, A (2) Για το PMOS παίρνετε απόλυτες Τιµές V OV, Φ f, V SB Κίτρινο: Εξαρτάται από την τεχνολογία ( ΕΝ το ελέγχετε ) 2 = W L + W L 3 = 0 + W L L gs ox ov ox gd ov ox ov L [x 1] [x 0.08] sb db = = sb0 V 1+ V db0 SB 0 V 1+ V DB 0 [x 0.6] [x 0.4] 6

8 Περιοχή Κόρου, A (3) Συχνότητα Μοναδιαίου Κέρδους (ρεύµατος) I I O i = 1 f T 2π g m ( ) gs + gd 7

9 Ενισχυτής Κοινής Πηγής (1),, S 1 2 Του µοντέλου εννοεί! 8

10 Ενισχυτής Κοινής Πηγής (2) Figure 4.50 Determining the high-frequency response of the S amplifier: (a) equivalent circuit; (b) the circuit of (a) simplified at the input and the output; 9

11 Ενισχυτής Κοινής Πηγής (3) Miller (Approx) (trick) Προσεγγιστική Λύση 1 ος ΠΟΛΟΥ Figure 4.50 (ontinued) (c) the equivalent circuit with gd replaced at the input side with the equivalent capacitance eq ; (d) the frequency response plot, which is that of a low-pass single-time-constant circuit. 10

12 Bipolar Junction Transistors (BJT) κοινώς «διπολικά» ΠΡΟΣΟΧΗ! Τα BJTs Είναι ΑΣΥΜΜΕΤΡΑ (ωςπρος E, ) π.χ. NPN: Figure 5.13 ircuit symbols for BJTs. 11

13 Τυπική Κατάσταση Λειτουργίας : Active Region (Ενεργός Περιοχή) = { Ρεύµατα και Τάσεις, ΌΛΑ, ΘΕΤΙΚΑ } IE = I+ IB Figure 5.14 Voltage polarities and current flow in transistors biased in the active mode. 12

14 Π.χ. : Figure 5.15 ircuit for Example

15 Active Region (Ενεργός Περιοχή) Χοντρική Προσέγγιση (ο.κ. για D συνήθως) I = I + I I V E B BE = β = I B 0.7V Ενεργός Περιοχή Στην I = I + I E B 0.7V ( V 0.25 ) E> V Πράξη ( V 0.25 ) B > V I V EB = β = I B 14

16 Π.χ. 1 : Figure 5.34 Analysis of the circuit for Example 5.4: (a) circuit; (b) circuit redrawn to remind the reader of the convention used in this book to show connections to the power supply; (c) analysis with the steps numbered. 15

17 Π.χ. 2 : Figure 5.37 Example 5.7: (a) circuit; (b) analysis with the steps indicated by circled numbers. 16

18 Active Region (Ενεργός Περιοχή) Καλή Προσέγγιση για D i = i / β B I = I + I I V E B BE = β I B = 0.7V ( V 0.25 ) E > V I = I B I = Ie S / β V V BE V T = kt / q : Thermal Voltage Is : saturation current T 17

19 Active Region (Ενεργός Περιοχή) VT, Is Εξαρτώνται από την ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ T Περίπου 2 mv/ I = Ie S V V BE T Το V T = kt / q, καθώς και το Is Εξαρτώνται από την ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Figure 5.17 Effect of temperature on the i v BE characteristic. At a constant emitter current (broken line), v BE changes by 2 mv/. 18

20 Active Region (Ενεργός Περιοχή) β Εξαρτάται από την ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ και I (Nonlinear beta) I B = I β Figure 5.22 Typical dependence of β on I and on temperature in a modern integrated-circuit npn silicon transistor intended for operation around 1 ma. 19

21 Π.χ. : β To β παίζει πολύ µε αποκλίσεις της τεχνολογίας π.χ Ακόµα πιο πολύ λαµβάνοντας υπ όψιν την θερµοκρασία π.χ Figure 5.80 Dependence of β dc on I (at V E 5 2 V) in the Q2N3904 discrete BJT (Example 5.20). 20

22 Active Region : Φαινόµενο Early (και στα BJTs!) 21

23 Τυπική Κατάσταση Λειτουργίας Active Region : D µοντέλο I = I + I E B I = I B / β V BE V V T E I = Ie S 1+ V A I = A I S E S0 Επιφάνεια Εκποµπού Ανεξάρτητο από Επιφ. Εκποµπού Figure 5.20 Large-signal equivalent-circuit models of an npn BJT operating in the active mode in the common-emitter configuration. 22

24 Τάσεις Κατάρρευσης (Breakdown Voltages) (δεν περιλαµβάνονται στο µοντέλο µας) Figure 5.21 ommon-emitter characteristics. Note that the horizontal scale is expanded around the origin to show the saturation region in some detail. 23

25 Γενικά... έστε τα πλήρη µοντέλα Ebers-Moll & Gummel-Poon 24

26 Περιοχή Κόρου Συνοπτικά και Πρακτικά Figure 5.35 Analysis of the circuit for Example 5.5. Note that the circled numbers indicate the order of the analysis steps. 25

27 Περιοχή Αποκοπής Συνοπτικά και Πρακτικά Figure 5.36 Example 5.6: (a) circuit; (b) analysis with the order of the analysis steps indicated by circled numbers. 26

Μοντέλο Μικρού Σήµατος, Υψηλών(τερων) Συχνοτήτων του BJT στην Ενεργό Περιοχή r m I gm = 40 ms @ T = 300 ok, Ic = 1mA V r π o β V = = β g I = D beta V I T A kt VT = 26 mv @ T = 300oK q Figure 5.

28 Μοντέλο Μικρού Σήµατος, Υψηλών(τερων) Συχνοτήτων του BJT στην Ενεργό Περιοχή r m I gm = 40 T = 300 ok, Ic = 1mA V r π o β V = = β g I = D beta V I T A kt VT = 26 T = 300oK q Figure 5.67 The high-frequency hybrid-π model. T r x : small = + τ g π Diffusion apacitance de je F m de je F je0 jc0 µ = m VB 0c = τ g 2 1+ V0c V 0.75V m m = 0.2,...,0.5 Forward Transit Time Junction (or Depletion) apacitance 27

29 Συχνότητα Μοναδιαίου Κέρδους (ρεύµατος) στην Ενεργό Περιοχή I I b = 1 f T 2π g m ( ) π + µ 28

30 Ενισχυτής Κοινού Εκποµπού (1) Figure 5.60 (a) A common-emitter amplifier using the structure of Fig (b) Equivalent circuit replacing the transistor with its hybrid-π model. 29

31 Ενισχυτής Κοινού Εκποµπού (2) Miller (Approx) (trick) 30

32 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σχετικά έγγραφα

Ηλεκτρονική ΙΙΙ Παύλος - Πέτρος Σωτηριάδης. Επανάληψη μέρος 1 ο. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών

AO Ηλεκτρονική ΙΙΙ Παύλος - Πέτρος Σωτηριάδης Επανάληψη μέρος 1 ο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε