Základy elektroniky. kap.5. Linus Michaeli

Transcript

1 Základy elektroniky kap.5 Lins Michaeli

2 5 nipolárny tranzistor Štrktúra tranzistorov J FET a.) ME FET b.) a MO FET c.) ú to napäťovo-riadené súčiastky s vysoko vstpno impedancio FETy FETy sú teplotne stabilnejšie ako bipoláme tranzistory. Výroba FETov je jednodchšia ako výroba bipolárnych tranzistorov, ebo vyžadje menej maskovacích krokov a menej difúzii. Väčšia počet súčiastok (na jeden čip. re malé hodnoty napätia medzi kolektorom a emitorom sa FETy chovajú ako napätím riadené rezistory. Vysoká vstpná impedancia FETov dovoľje chovať náboj k vstp pripojeného kondenzátora pomerme dlho. ynamické pamäte Tiež široká škála obvodov založená na spínaní kondenzátorov (angl.switched capacitors C) vyžíva možnosť tvorby kondenzátorov s presným pomerom ich hodnôt a vysokého vstpného odpor na odčítanie na nich zaregistrovaného napätia. Výkonové FETy môž rozptýliť väčší výkon a spínať vel'ké prúdy. Nevýhody : FETy majú obyčajne horši frekvenčnú odpoveď z dôvod vysokej vstpnej kapacity. Niektoré typy FETov majú horši linearit. FETy môž byť zničené pri maniplácii dôsledkom statickej elektriny. aralelne k vstpném hradl implantované napäťové obmedzovače.

3 J FET vs. MO FET 3

4 4 5 nipolárny tranzistor Šírka odsýtenej vrstvy GB Hradlo sbstrát d GB d qn y ε rahové napätie keď y d =a celá šírka kanál p GB d d a y a qn ε GC GC d a a a y a Šírka vodivého kanál d n GB GB N q Wa L L μ ρ ρ ρ merná vodivos ť ; 0 Odpor kanál GB rúd kolektorom d d r g 0 iferenciálna vodivosť

5 5 nipolárny tranzistor riškrtenie kanála pri kolektore nastane keď - =. rúd kolektorom po priškrtení kanál satrácii. L Kanál môže byť typ N a typ Ochd. kan Oboh. kan Ochdobňovaný mód N kanál Obohacovaný mód N kanál 5

6 Štrktúry MO FET tranzistorov va MOFETy v testovacom sporiadaní Výhoda v možnosti paralelného zapojenia Mnohotranzistorové pole 6

7 5.4 Linearizovaný model poľom riadených tranzistorov Model poľom riadeného tranzistora v oblasti otvoreného kanál Model poľom riadeného tranzistora v oblasti satrácie Linearizovaný model poľom riadeného tranzistora v oblasti satrácie h h G G h h h h h h 7

8 5.4 Linearizovaný model FE tranzistorov Linearizovaný model poľom riadeného tranzistora v oblasti satrácie Maticový zápis hybridno matico h h G G h h h h h h h h G 0 G 0 j C j G g C m h m C G C r C G C CG C G 0 h G 0 j CG C C C G G C g C G Maticový zápis admitančno matico Y Y Y Y 0 g m r 8

9 9 5.5 Aplikácie poľom riadených tranzistorov in GG i i Aplikácie J FET tranzistorov a MO FET tranzistorov v ochdobňovanom móde -poločný emitor (E) 9,4V ) (, GG ovnice rčjúce pracovný bod Zosilnenie invertjúceho stpňa ot in m r g A ; ;. m g Možnosť nastavovania prac. bod.. racovný bod rčený riešením sústavy rovníc z ktorých jedna je kvadratická. pätnoväzobný účinok odpor v emitore blokovaný kondenzátorom.

10 5.5 Aplikácie poľom riadených tranzistorov Aplikácie MO FET tranzistorov v obohacovanom móde Hradlo msi byť kladnejšie ovnice rčjúce pracovný bod GG. olná medzná frekvencia ignálová schéma ; CV C V Z g m Z ot in g g m m Xˆ A ot in gm g Xˆ m ; Xˆ j C trmosť rastie úmerne s počtom paralelne zaradených MO FET tranzistorov. čítavanie prúdov z napätím riadeného zdroja. Vstpný odpor zostáva vysoký. 0

11 5.5 Nastavenie pracovného bod sériovým kondenzátorom Aplikácie JFET tranzistorov s premenným zosilnením. rechod hradlo emitor smerňovač Nárastom amplitúdy narastá jednosmerné napätie na kondenzátore ochádza k posn pracovného bod smerom k oblasti s nižšo strmosťo Atomatické riadenie zisk -AVC olná medzná frekvencia

12 5.5 MO FET tranzistor ako zaťažovací odpor ožitie obohacovaného MO FET tranzistora Chovanie opísané rovnicam Výhoda pre mikroelektronické procesy: Všetky súčiastky s podobno štrktúro ealizácia rezistorov ďalší technologický krok Vyššia presnosť a spoločné charakteristiky vplyvom teploty, zmien nap. napätia

13 5.5 MO FET tranzistor ako spínač ožitie MO FET tranzistora k spoločnej zemi ožitie MO FET tranzistora ako sériového spínača zdroja na záťaž otvorenie : Q ( kan) min ; Q (N kan) max zatvorenie : Q ( kan) max ; Q (N kan) min 3

14 5 Číslicové obvody CMO va stavy CMO invertora va typy CMO logických hradiel 4

15 kážky nipolárnych tranzistorov Výkonové MOFET tranzistory s chladičmi pre výkonový TM-800 adio zosilňovač MOFET tranzistory v spínanom režime 5

16 kážky nipolárnych tranzistorov J FET 6

17 kážky nipolárnych tranzistorov MO FET kw MO FET adio zosilňovač 7