HY121 Ηλεκτρικϊ Κυκλώματα

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "HY121 Ηλεκτρικϊ Κυκλώματα"

Λουκᾶς Ζωγράφου
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 HY121 Ηλεκτρικϊ Κυκλώματα Διδϊςκων: Χ. Σωτηρύου, Βοηθού: Ε. Βαςιλϊκησ, Δ. Πούλιοσ 1 Περιεχόμενα Συςκευζσ ςτο Πυρίτιο Πυρίτιο n και p Δίοδοσ Θετικι, αρνθτικι πόλωςθ Εξίςωςθ IV Χωρθτικότθτα Χϊρου Αραίωςθσ Μοντζλο/παράμετροι PICE Τρανηίςτορ Δομι Τάςθ Κατωφλίου Φαινόμενο Σϊματοσ Λειτουργία Πφλθσ Καμπφλεσ Vds, Ids, Vgs Βαςικζσ Εξιςϊςεισ Μοντζλο MOFET M τρανηίςτορ Κόροσ ταχφτθτασ Κακολικό μοντζλο M Παράμετροι PICE PMO τρανηίςτορ Το τρανηίςτορ ωσ αντίςταςθ/διακόπτθσ Παραςιτικζσ Χωρθτικότθτεσ Χωρθτικότθτεσ Πφλθσ Χωρθτικότθτεσ Διάχυςθσ Αντιςτάςεισ, Άλλα M φαινόμενα 2 1

2 Συςκευϋσ ςτο Πυρύτιο Συςκευζσ MO τρανηίςτορ Παραςιτικζσ ςυςκευζσ Δίοδοι Παραςιτικζσ χωρθτικότθτεσ, αντιςτάςεισ διαςυνδζςεων Παραςιτικά τρανηίςτορ (διπολικά) Συςκευι - Συμπεριφορά - Μοντζλο Απλό μοντζλο για πρωτογενι ανάλυςθ Διαιςκθτικι ανάλυςθ Ελάχιςτθ ακρίβεια Μοντζλα PICE Προςομοίωςθ του κυκλϊματοσ βάςθ μοντζλου καταςκευισ 3 Ενεργειακϋσ Ζώνεσ Στερεών άδεια γεμάηη Αγώγιμη Ομοιοπολι κή E g =~ 8eV Άδεια αγώγιμη E g = ~1.1eV Γεμάηη ομοιοπολική Άδεια αγώγιμη Γεμάηη ομοιοπολική (α) Αγωγοί (Al) (β) Μονωτές (i0 2 ) (γ) Ημιαγωγοί (i) 4 2

3 Οριςμόσ: Επύπεδο Fermi Το Ενεργειακό επίπεδο που ζχει πικανότθτα κατάλθψθσ 50% p = 0% Αγώγιμη E g = ~1.1eV E f p = 100% Ομοιοπολι κή 5 Κρυςταλλικό Δομό i Το πυρίτιο ζχει κρυςταλλικι δομι και ςκζνοσ 4. Οπή + - Ελεύθερο Ηλεκτρόνιο 6 3

4 Πυρύτιο τύπου n και p Πυρίτιο n Κρυςταλλικι δομι ποφ εμπεριζχει (α) 5-σθενές άτομο Πσρήτιο n +5 P, Φώσυορος Ελεύθερο Ηλεκηρόνιο, -e 7 Πυρύτιο τύπου n και p Πυρίτιο p Κρυςταλλικι δομι ποφ εμπεριζχει (β) 3-σθενές άτομο Πσρήτιο p +3 B, Βόρον Ελεύθερη Οπή, +e 8 4

5 Επύπεδα Fermi ςε n και p πυρύτιο Αγώγιμη Αγώγιμη E f P-type i N-type i E f Ομοιοπολι κή Ομοιοπολι κή 9 Δύοδοσ pn B Al A io 2 p n Διαηομή διόδοσ pn ζε διεργαζία καηαζκεσής A p n B Μονοδιάζηαηη απεικόνηζη Al A B Σύμβολο διόδοσ 10 5

6 Δύοδοσ pn και Χώροσ Αραύωςησ Στο όριο μεταξφ p και n οι πλειοδότεσ φορείσ αλλθλοεξουδετερϊνονται, με αποτζλεςμα τθν δθμιουργία θλεκτροςτατικοφ δυναμικοφ 11 Λειτουργύα Διόδου ςε Κύκλωμα Η δίοδοσ επιτρζπει τθν ροι ρεφματοσ ςε μία μόνο κατεφκυνςθ 12 6

7 Λειτουργύα Διόδου 13 Τι εύναι το τρανζύςτορ; Διακόπηης! Ένα MO Τρανζίζηορ V G V T R on V G 14 7

8 Τριςδιϊςτατη όψη Τρανζύςτορ MOFET 15 MO Τρανζύςτορ Τύποι, Σύμβολα G G G G B 16 8

9 Δομό NMO Τρανζύςτορ 17 Δομό NMO Τρανζύςτορ Υπόςτρωμα ελαφριάσ πυκνϊτθτασ p 2 ςθμεία υψθλισ πυκνότθτασ n Η περιοχι μεταξφ τουσ ονομάηεται «κανάλι» Το κανάλι καλφπτεται απο λεπτό μονωτικό ςτρϊμα io 2 Ακριβϊσ απο πάνω βρίςκεται ζνα θλεκτρόδιο πολυ-i καί ονομάηεται πφλθ Το io 2 δζν επιτρζπει ροι ρεφματοσ μεταξφ πφλθσ καί καναλιοφ 18 9

10 Τϊςη Κατωφλύου Threshold Voltage V G + - G n+ n+ n-channel p-substrate epletion Region B 19 Λειτουργύα Πύλησ NMO Συςςϊρευςθ όταν V gs << V T 20 10

11 Λειτουργύα Πύλησ NMO Αραίωςθ όταν V gs =~ V T 21 Λειτουργύα Πύλησ NMO Αντιςτροφι όταν V gs > V T 22 11

12 Λειτουργύα NMO Τρανζύςτορ Άν V gs > V T, αλλά V ds =0 23 Λειτουργύα NMO Τρανζύςτορ Άν V ds < V gs V T Μείωζη πάτοσς καναλιού καηά ηο μήκος ηοσ 24 12

Λειτουργύα NMO Τρανζύςτορ Άν V ds V gs V T Το κανάλι διακόπηεηαι 25 Λειτουργύα NMO Τρανζύςτορ Βαςίηεται ςτιν επιρροι του θλεκτρικοφ πεδίου που δθμιουργεί θ πφλθ (FET) Μια ςυςκευι MO είναι ενασ

13 Λειτουργύα NMO Τρανζύςτορ Άν V ds V gs V T Το κανάλι διακόπηεηαι 25 Λειτουργύα NMO Τρανζύςτορ Βαςίηεται ςτιν επιρροι του θλεκτρικοφ πεδίου που δθμιουργεί θ πφλθ (FET) Μια ςυςκευι MO είναι ενασ διακόπτθσ ελεγχόμενοσ απο το V gs Άν V gs = 0, τότε I ds = ~0 Άν V gs V T, καί V ds > 0, τότε υπάρχει ροι θλεκτρονίων Η αφξθςθ του δυναμικοφ Vds επθρρεάηει τθν μορφι του καναλιοφ: Στο άκρο ειςροισ (πθγι) θ διαφορά είναι Vgs Στο άκρο εκροισ (καταβόκρα) θ διαφορά είναι Vgd Άν V gd < V T, τότε το κανάλι διακόπτεται 26 13

14 I (A) Καμπύλη IV ενόσ τρανζύςτορ -4 x 10 6 VG= 2.5 V Resistive aturation VG= 2.0 V V = V G - V T VG= 1.5 V Quadratic Relationship 1 VG= 1.0 V V (V) 27 Τρανζύςτορ ςτην γραμμικό περιοχό V G G V I n + V(x) + n + L x p-substrate B Τάζεις MO ζηην γραμμική περιοτή 28 14

15 Τρανζύςτορ ςε κόρο V G G V > V G - V T n+ - V G - V T + n+ Αποκοπή 29 Τρανζύςτορ ςε λειτουργύα Κανάλι Πύλη io

Σχετικά έγγραφα

HY422 Ειςαγωγό ςτα Συςτόματα VLSI Διδϊςκων: Χ. Σωτηρύου, Βοηθόσ: Π. Ματτθαιϊκησ http://www.csd.uoc.gr/~hy422 1 Περιεχόμενα υςκευζσ ςτο Πυρίτιο Πυρίτιο n και p Δίοδοσ Θετικι, αρνθτικι πόλωςθ Εξίςωςθ IV