Unipolarni tranzistori - MOSFET

Transcript

1 nipolarni tranzistori - MOSFET ZT.. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki, [m] 0,5 0,5,5, [V] Rješenje: a ako postaje pozitivniji raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u Napon praa (vidi se na karakteristici iznosi 0 0,5 V. z napon V kanal nije formiran ( 0 oboaćeni tip (radi samo s jednim predznakom napona upravljačke elektrode b točki vrijedi: 0,5 m,, 5V z karakteristike se još može očitati napon praa 0, 5V zasićenju vrijedi: ( Pa iz podataka za točku možemo izračunati konstantu MOSFET-a: 0,5 ( (,5 0,5 0,5 m V

2 Za točku vrijedi da je V onstantu MOSFET-a i 0 znamo iz točke pa možemo izračunati struju: 0,5 565 ( ( 0,5 0, m Napomena: prijenosne karakteristike crtaju se za konstantni napon f ( L odnosno konst. f ( konst. Z Z Prema tome, faktor λ nam nije interesantan kod proračuna struja iz prijenosnih karakteristika jer je faktor ( + λ konstantan za sve točke na karakteristici. ZT.. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki, [m] 0, - - 0,5 0,5, [V] Rješenje: a ako postaje pozitivniji raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u Napon praa (vidi se na karakteristici iznosi 0 - V. z napon V kanal je formiran ( 0, m osiromašeni tip (radi s dva predznaka napona upravljačke elektrode

3 b Prva radna točka je 0, m, 0V z karakteristike se još može očitati napon praa V zasićenju vrijedi: ( Pa iz podataka za točku možemo izračunati konstantu MOSFET-a: ( ( 0 0, Za točku vrijedi da je 0, 5 V 0,4 m V onstantu MOSFET-a i 0 znamo iz točke pa možemo izračunati struju: 0,4 ( ( 0,5 ( 0, m 45 ZT.3. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici. c Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. d olika je struja u točki, [m] - - 0, [V] -0, 3

4 Rješenje: a ako postaje neativniji iznos struje raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u Napon praa (vidi se na karakteristici iznosi 0 V. z napon V kanal je formiran ( - 0, m osiromašeni tip (radi s dva predznaka napona upravljačke elektrode b Prva radna točka je 0, m, 0V z karakteristike se još može očitati napon praa V zasićenju vrijedi: ( Pa iz podataka za točku možemo izračunati konstantu MOSFET-a: ( ( 0, ( 0 0,4 m V Za točku vrijedi da je V onstantu MOSFET-a i 0 znamo iz točke pa možemo izračunati struju: 0,4 ( (, m 8 ZT.4. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici. e Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. f olika je struja u točki 4

5 , [m] , [V] - 0, Rješenje: a ako postaje neativniji iznos struje raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u Napon praa (vidi se na karakteristici iznosi 0 - V. z napon V kanal nije formiran ( 0 m oboaćeni tip (radi s jednim predznakom napona upravljačke elektrode b točki vrijedi: 0, m, V z karakteristike se još može očitati napon praa V zasićenju vrijedi: ( Pa iz podataka za točku možemo izračunati konstantu MOSFET-a: ( ( 0, ( ( 0, m V Za točku vrijedi da je 4 V onstantu MOSFET-a i 0 znamo iz točke pa možemo izračunati struju: 0, ( ( 4 ( 0, m 9 5

6 ZT.5. Za n-kanalni MOSFET uz 3 V i - 0 V struja odvoda iznosi 0,5 m. olika struja odvoda teče ako uz isti napon padne na 0,5 V. Pretpostaviti λ0. Rješenje: prvoj zadanoj točki vrijedi: 0, 5 m 3V > 0 V MOSFET je u području zasićenja z λ0 u zasićenju za struju odvoda vrijedi: ( z čea možemo izračunati konstantu MOSFET-a ( ( 0,5 m V druoj zadanoj točki vrijedi: 0,5 V < 0 V MOSFET je u triodnom području Za struju odvoda u zadanoj točki računamo: 0,5 375 ( 0,5 0, m ZT.6. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti λ0. oboaćeni ili osiromašeni b odrediti struju u točki C, [m] V C,5 V 0,5 V 0,5, [V] 6

7 Rješenje: a ako postaje pozitivniji raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u b Za točku imamo: 0, 5 m, V Za točku imamo: m,, 5V Obje točke se nalaze u području zasićenja te za struje odvoda pišemo: ( ( ( ( mamo dvije jednadžbe s dvije nepoznanice i 0 ko npr. podijelimo ( i ( te izvadimo korijen dobijemo: ( ( Nakon kraće računa možemo dobiti,5 0,5 0,5 0, 5 0,5 Napon praa je 0 0,5 V odnosno uz V kanal nije formiran te u ovom trenutku možemo zaključiti da se radi o MOSFET-u oboaćeno tipa. 0,5 Npr. iz ( možemo izračunati konstantu MOSFET-a: V ( ( 0,5 ( 0,5 m V Točka C je u triodnom području što se vidi iz izlazne karakteristike: 0,5 V < 0 0,5, V triodno područje 5 Struja u točki C je: 7

8 0,5 C 5 ( ( 0,5 0,5, m ZT.7. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti λ0. oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju u točki C, [m] - 4 V C V - 0,5 - V -, [V] Rješenje: a ako postaje neativniji raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u b Za točku imamo: 0, 5 m, V Za točku imamo: m, 3V Obje točke se nalaze u području zasićenja te za struje odvoda pišemo: ( ( ( ( mamo dvije jednadžbe s dvije nepoznanice i 0 8

9 ko npr. podijelimo ( i ( te izvadimo korijen dobijemo: ( ( Nakon kraće računa možemo dobiti ( 3 0,5 0,5 0,5 Napon praa je 0 - V odnosno uz V kanal nije formiran te u ovom trenutku možemo zaključiti da se radi o MOSFET-u oboaćeno tipa. 0,5 Npr. iz ( možemo izračunati konstantu MOSFET-a: V ( ( 0,5 ( ( 0,5 m V Točka C je u triodnom području što se vidi iz izlazne karakteristike: < triodno područje ( V 0,5 V < 4 3 Struja u točki C je: ( C ( 0,5 ( 4 ( (, 5 m ZT.8. Projektirati n-kanalni MOSFET tako da strmina tranzistora u zasićenju uz,5 V iznosi m m/v, a da pri tome kapacitet upravljačke elektrode bude C G <0 ff. Napon praa iznosi 0 0,5 V, debljina oksida je t ox 5 nm, a pokretljivost elektrona u kanalu µ n 380 cm /Vs. Rješenje: Potrebno je odrediti duljinu i širinu kanala. Strmina tranzistora u zasićenju jednaka je: m ( a bi postili zadanu strminu uz zadani ulazni napon ( treba nam MOSFET koji ima konstantu: 9

10 (,5 0,5 m m V onstanta MOSFET-a može se izračunati iz tehnoloških parametara i ovisi o dimenzijama kanala preko kojih se može podesiti: ε µ n t ox ox W L rui zahtjev je da kapacitet upravljačke elektrode bude C G <0 ff. Za kapacitet vrijedi: C G ε t ox ox ε W L t ox ox W L L L µ n z toa slijeda da za zadani kapacitet duljina kanala mora biti: L 5 µ n CG ,66 µ m 3 0 z jedne od ornje dvije jednadžbe možemo izračunati širinu kanala: W C tox ε L 00 0, G,75 µ 4 4 ox 3,9 8, ,66 0 m ZT.9. Prijenosna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi λ0 - V -. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b zračunati struju i dinamičke parametre u točki., [m] 5 V 0, 0,5,5, [V] Rješenje: a ako postaje pozitivniji raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u 0

11 Napon praa (vidi se na karakteristici iznosi 0 0,5 V. z napon V kanal nije formiran ( 0 oboaćeni tip (radi samo s jednim predznakom napona upravljačke elektrode b točki vrijedi: 0, m,,5 V, V > ZSĆENJE 5 z karakteristike se još može očitati napon praa 0, 5V zasićenju vrijedi: 0 λ ( ( + Pa iz podataka za točku možemo izračunati: 0, λ 0, m V ( + ( (,5 0,5 Za točku vrijedi da je V, V > ZSĆENJE 5 ( + λ i 0 znamo iz prethodno dijela zadatka pa možemo izračunati struju: ( + λ ( 0, ( 0,5 0, m 5 inamički parametri: m i λ u ( + ( 0 0, ( 0,5 0,3 m V d i u λ λ ( ( ( + λ ( + λ λ 0,5 0,0,4 µ S rd 467 kω d µ m rd 0,

12 ZT.0. Prijenosna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi λ V -. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b zračunati struju i dinamičke parametre u točki., [m] , [V] -0, Rješenje: - 3 V a ako postaje neativniji raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u Napon praa (vidi se na karakteristici iznosi 0 V. z napon V kanal je formiran ( 0 osiromašeni tip (radi s dva predznaka napona upravljačke elektrode b točki vrijedi: 0, m, 0 V, V > ZSĆENJE 3 z karakteristike se još može očitati napon praa V zasićenju vrijedi: 0 λ ( ( + Pa iz podataka za točku možemo izračunati: ( + λ ( ( 0, ( + ( 0,0 ( 3 ( 0 0,388 m V Za točku vrijedi da je 3V, V < TRONO PORČJE 3

13 i 0 znamo iz točke pa možemo izračunati struju: ( 3 ( 0,388 ( 3 ( 3, 9 m inamički parametri u točki su: m i u 0,388 ( 3,64 m V d i u ( 0,388 ( 3 ( 3 0,388 ms 0 r, kω d 58 d µ m rd,64,58 3 ZT.. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0 0,5 V. Struje u točkama i iznose m i,0 m. oboaćeni ili osiromašeni b odrediti struju i dinamičke parametre u točki C., [m] V C,5 V V 0,5 3, [V] Rješenje: a ako postaje pozitivniji raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u Napon praa iznosi 0 0,5 V. z napon V kanal nije formiran ( 0 oboaćeni tip (radi samo s jednim predznakom napona upravljačke elektrode b Točke i su u zasićenju jer vrijedi > 3

14 z te dvije točke možemo izračunati faktor modulacije duljine kanala. ( + λ ( ( + λ ( Vrijedi da je pa se može napisati: ( + λ ( + λ raćim računanjem dobivamo: λ 0,0 V 3,0,0 3 Npr. iz točke možemo izračunati konstantu MOSFET-a { m,,5 V, V } 3 ( + λ ( ( + 0, 0 (,5 0,5,96 m V Struja u točki C je: { V, 0, V } C C 5 ( 0,5 C C ( C C,96 ( 0,5 ( 0,5, 5 m inamički parametri u točki C: mc i u C C ( 0,5 0,98 m V,96 dc i u C (,96 ( 0,5 0,5,96 ms C C r dc 50 Ω dc µ C mc r dc C C C 0,5 0,98 0,5 0,5 0,5 0,5 4

15 ZT.. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0-0,5 V, a faktor modulacije duljine kanala λ - 0,005 V -. Strmina tranzistora u točki iznosi m 0,5 m/v. oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju i dinamičke parametre u točki., [m] - V -,5 V - V - 0,5 -, [V] Rješenje: a ako postaje neativniji iznos struje raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u Napon praa iznosi 0-0,5 V. z napon V kanal nije formiran ( 0 m oboaćeni tip (radi s jednim predznakom napona upravljačke elektrode b točki vrijedi: m 0,5 m V, 0,5 V, V < TRONO PORČJE Za strminu u triodnom području vrijedi: m i u iz čea možemo izračunati konstantu MOSFET-a m 0,5 m V 0,5 Za točku imamo: {,5 V, V } > ZSĆENJE 5

16 onstantu MOSFET-a smo izračunali u točki pa možemo izračunati struju u točki : 0 λ 505 ( ( + [,5 ( 0,5 ] [ 0,005 ( ] 0, m inamički parametri u točki su: m d i λ u i u rd 400 kω d µ m rd λ ( + ( 0 [ 0,005 ( ] [,5 ( 0,5 ],0 m V λ ( (, ( + λ ( + λ λ 0,505 0,005,5 µ S ZT.3. sklopu na slici odrediti širinu kanala PMOS tranzistora tako da oba tranzistora budu u zasićenju. Zadane su dimenzije NMOS tranzistora, L n µm i W n 3 µm te duljina kanala PMOS tranzistora L p µm. Naponi praa tranzistora iznose 0n 0,75 V i 0p - 0,75 V, a pokretljivosti nosilaca u kanalu µ n 400 cm/vs i µ p 50 cm/vs. ebljina oksida ispod upravljačke elektrode jednaka je kod oba tipa tranzistora. Pretpostaviti da je λ0 za oba tranzistora. +,5 V,5 V + Rješenje: ontakti podloe spojeni su na uvode te sa sheme možemo očitati: n,5 V i p,5-,5 -,5 V Pošto su struje tranzistora jednake, ako su oba tranzistora u zasićenju vrijedit će: n p ( ( n n p p Vrijedi da je: 6

17 ( (,5 0,75 0, V n 0n 5 (,5 ( 0,75 ( 0, V p 0 p 5 Prema tome, da bi oba tranzistora bila u zasićenju mora vrijediti: n p ε µ n d ox ox W L n ε µ p d ox ox W L p Nakon kratko računanja dobivamo: µ n W W p µ L L p p n Na slici su prikazane izlazne karakteristike za tri mouća slučaja: n, [m] p, [m] Q NMOS i PMOS u zasićenju 0,5 ( -,5 ( 0 n, [ V ] ( p, [ V ] n, [m] p, [m] Q NMOS u zasićenju PMOS u triodnom 0,5 ( -,5 ( 0 n, [ V ] ( p, [ V ] n, [m] p, [m] Q NMOS u triodnom PMOS u zasićenju 0,5 ( -,5 ( 0 n, [ V ] ( p, [ V ] 7

18 ZT.4. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praa tranzistora su 0n V i 0p - V, a konstante MOSFET-a n - p 0,5 m/v.zadano je 3 V i GG,5 V. mpermetar je idealan. + + GG Rješenje: Po simbolu i kontaktu podloe zaključujemo da je lijevi tranzistor PMOS (kontakt podloe je spojen na, a desni tranzistor je NMOS (kontakt podloe spojen na masu. - p n + PMOS S G + GG S NMOS Struja ampermetra jedanaka je zbroju naznačenih struja: n p Za PMOS tranzistor sa slike možemo zaključiti: G S GG,5 3, 5V 3V > ( 3 >,5 PMOS je u zasićenju 0,5 ( [,5 ( ] 6,5 p p µ 8

19 Za NMOS tranzistor sa slike možemo zaključiti: 0 G S GG,5 0, 5 3 V V > 3 >,5 NMOS je u zasićenju 0,5 ( [,5 ] 6,5 n n µ Struja ampermetra je: ( 6,5 0, m n p 6,5 5 ZT.5. oliku struju mjeri ampermetar? Naponi praa tranzistora su 0n 0,5 V i 0p - 0,5 V. Pokretljivost nosilaca u kanalu iznose µ n 400 cm/vs i µ p 50 cm/vs, a debljina oksida ispod upravljačke elektrode jednaka je za PMOS i NMOS tranzistor i iznosi d ox 5 nm. imenzije kanala su L n L p µm i W p W n 6 µm. Pretpostaviti λ0. Odrediti područja rada za oba tranzistora te izlazne napone n i p. +,5 V,5 V + Rješenje: zadatku 3 dane su izlazne karakteristike, dje su opisana tri mouća slučaja. Tamo se vidi da struju u izlaznom kruu oraničava tranzistor koji je u zasićenju. Za PMOS tranzistor imamo: p,5,5, 5V, 0 0, V p 5 p ε W 4 ox µ p 4 tox L p 0,050 3,9 8, ,07 m V Struja u zasićenju: 9

20 0,07 (,5 ( 0,5 [ ] 58, p p p p µ Za NMOS tranzistor imamo: n,5 0, 5V, 0, V n 5 ε W 3,9 8, ,76 m V 4 ox n µ n 4 tox L n 0,050 Struja u zasićenju: 0,76 ( [,5 0,5] 77,63 n n n n µ izlaznom kruu struju će oraničavati tranzistor koji uñe u zasićenje: {, } 58, min p n p µ Prema tome PMOS tranzistor je u zasićenju, a NMOS u triodnom području. NMOS je u triodnom području i vrijedi: n 58, µ, n,5 0, 5V, 0, V n 5 n 0,76 m V n n n ( n n n Treba riješiti kvadratnu jednadžbu po n 0,058 0,76 (,5 0,5 n n n,5 n + 0,49 0 n, 5V fizikalno nije prihvatljivo jer je n > n n što ne vrijedi u triodnom području n 0, 375V fizikalno prihvatljivo jer je n < n n z izlazno krua za PMOS tranzistor možemo izračunati, 5 p, 5V p n 0

21 Zadaci za vježbu VJ.. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici., [m] oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki 0,5 Rješenje: a NMOS oboaćeni; b 0,565 m 3 4, [V] VJ.. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici., [m] oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki Rješenje: a NMOS oboaćeni; b 0,4444 m VJ.3. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici. 3 4, [m], [V] oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki 0,5 Rješenje: a NMOS osiromašeni; b 0,3375 m - - 0,5 0,5, [V] VJ.4. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici., [m] oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki Rješenje: a NMOS osiromašeni; b 0,5 m 0, ,5 0, [V]

22 VJ.5. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki, [m] - - 0,5 0 0,5-0,, [V] Rješenje: a PMOS osiromašeni; b - 0,9 m VJ.6. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki, [m] - - 0, [V] Rješenje: a PMOS osiromašeni; b - 0, m - VJ.7. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici., [m] oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki ,5 0-0,5, [V] Rješenje: a PMOS oboaćeni; b -,35 m VJ.8. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u području zasićenja prikazana je na slici. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b olika je struja u točki - 3 -,5, [m] - 0,75 0, [V] Rješenje: a PMOS oboaćeni; b - 0, m -

23 VJ.9. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti λ0. oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju u točki C, [m] C,5 V V Rješenje: a NMOS oboaćeni; b C,5 m 0,5 0,5,5 V, [V] VJ.0. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti λ0., [m] V oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju u točki C 0,75 C V 0,5 0 V Rješenje: a NMOS osiromašeni; b C 0,77 m, [V] VJ.. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti λ0., [m] C V oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju u točki C 0,5 V 0, 0 V Rješenje: a NMOS osiromašeni; b C,06 m, [V] VJ.. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti λ0., [m] oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju u točki C C - V - 0,5 -,5 V Rješenje: a PMOS oboaćeni; b C -,06 m - 0, - V -, [V] 3

24 VJ.3. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti λ0., [m] - V oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju u točki C - C - V Rješenje: a PMOS osiromašeni; b C -,5 m - 0,5 V -, [V], [m] VJ.4. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti λ0. C - V oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju u točki C - 0,6-0,5 V Rješenje: a PMOS osiromašeni; b C -,35 m - 0,5 V, [V] VJ.5. Prijenosna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi λ0 - V -., [m],5 V oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b zračunati struju i dinamičke parametre u točki. 0,5 Rješenje: a NMOSFET oboaćeni tip; b 0,3 m, m 0,83 m/v, r d 7,3 kω, µ 5, točka u triodnom području 3 4, [V] VJ.6. Prijenosna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi λ5 0-3 V -., [m] 8 V oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b zračunati struju i dinamičke parametre u točki. 0, Rješenje: a NMOSFET oboaćeni tip; b 0,9 m, m 0,6 m/v, r d 3 kω, µ 39, točka u zasićenju 3 4, [V] 4

25 VJ.7. Prijenosna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi λ5 0-3 V -. V, [m] oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b zračunati struju i dinamičke parametre u točki. 0, Rješenje: a NMOSFET osiromašeni tip; b 0,796 m, m 0,796 m/v, r d,5 kω, µ, točka u triodnom području -0,5 0 0,5, [V] VJ.8. Prijenosna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi λ V -. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b zračunati struju i dinamičke parametre u točki., [m] ,, [V] Rješenje: a PMOSFET osiromašeni tip; b -,8 m, m, m/v, r d 3 kω, µ 36, točka u zasićenju - 4 V VJ.9. Prijenosna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi λ V -. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b zračunati struju i dinamičke parametre u točki., [m] - -,5 - -0,5 0-0,5, [V] Rješenje: a PMOSFET oboaćeni tip; b - 0,563 m, m 0,75 m/v, r d 363 kω, µ 7, točka u zasićenju - 4 V VJ.0. Prijenosna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi λ V -. oboaćeni ili osiromašeni i obrazložiti. b zračunati struju i dinamičke parametre u točki., [m] ,5, [V] Rješenje: a PMOSFET oboaćeni tip; b -,09 m, m 0,6 m/v, r d 8 kω, µ 5, točka u triodnom području -,5 V 5

26 VJ.. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0-0,5 V. Struje u točkama i iznose m i,0 m., [m] C V oboaćeni ili osiromašeni b odrediti struju i dinamičke parametre u točki C. 0,5 3 V 0 V, [V] Rješenje: a NMOSFET osiromašeni tip; b C 0,98 m, mc 0,436 m/v, r dc 574 Ω, µ C 0,5, točka C u triodnom području VJ.. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0 0,5 V. Struje u točkama i iznose 0,5 m i 0,505 m. oboaćeni ili osiromašeni b odrediti struju i dinamičke parametre u točki C. V,5 V V Rješenje: a NMOSFET oboaćeni tip; b C,36 m, mc,55 m/v, r dc 89 kω, µ C 35, točka C u zasićenju, [m], [m] C 3, [V] VJ.3. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0 V. Struje u točkama i iznose µ i µ. oboaćeni ili osiromašeni b odrediti struju i dinamičke parametre u točki C. C V -,5 V 0 V, [V] Rješenje: a PMOSFET osiromašeni tip; b C - 0,5533 m, mc 0,6 m/v, r dc, kω, µ C 0,33, točka C u triodnom području, [m] VJ.4. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0-0,5 V. Struje u točkama i iznose µ i µ. oboaćeni ili osiromašeni b odrediti struju i dinamičke parametre u točki C. C -,5 -,5-3 - V -,5 V - V, [V] Rješenje: a PMOSFET oboaćeni tip; b C -,3 m, mc,5 m/v, r dc kω, µ C 334, točka C u zasićenju 6

27 VJ.5. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0-0,5 V, a faktor modulacije duljine kanala λ - 0,005 V -. Strmina tranzistora u točki iznosi m 0,5 m/v. oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju i dinamičke parametre u točki. Rješenje: a PMOSFET oboaćeni tip; b - 0,5653 m, m 0,754 m/v, r d 359 kω, µ 7, točka u zasićenju VJ.6. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0 V, a faktor modulacije duljine kanala λ0,005 V -. Strmina tranzistora u točki iznosi m m/v. oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju i dinamičke parametre u točki. Rješenje: a NMOSFET oboaćeni tip; b,6 m, m,5 m/v, r d 80 kω, µ 7, točka u zasićenju, [m], [m] V -,5 V - V 4 V 3 V V, [V], [V], [m] VJ.7. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0 0,75 V, a faktor modulacije duljine kanala λ0,005 V -. Strmina tranzistora u točki iznosi m m/v. oboaćeni ili osiromašeni b Odrediti struju i dinamičke parametre u točki. 4 3 V V V, [V] Rješenje: a NMOSFET oboaćeni tip; b,386 m, m 0,79 m/v, r d kω, µ 0,8, točka u triodnom području, [m] VJ.8. zlazna karakteristika neko MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praa tranzistora iznosi 0 0,75 V, a faktor modulacije duljine kanala λ0,005 V -. Strmina tranzistora u točki iznosi m 0,5 m/v. 3 V V oboaćeni ili osiromašeni V 4, [V] 7

28 b Odrediti struju i dinamičke parametre u točki. Rješenje: a NMOSFET oboaćeni tip; b 0,398 m, m 0,638 m/v, r d 5 kω, µ 36, točka u zasićenju VJ.9. Projektirati n-kanalni MOSFET tako da strmina tranzistora u zasićenju uz V iznosi m m/v, a da pri tome kapacitet upravljačke elektrode bude C G <5 ff. Napon praa iznosi 0 0,75 V, debljina oksida je t ox 5 nm, a pokretljivost elektrona u kanalu µ n 380 cm /Vs. Rješenje: L 0,77 µm, W/L30,4; rubnom slučaju W3,5 µm VJ.30. Projektirati p-kanalni MOSFET tako da strmina tranzistora u zasićenju uz - V iznosi m 0,5 m/v, a da pri tome kapacitet upravljačke elektrode bude C G <5 ff. Napon praa iznosi 0-0,75 V, debljina oksida je t ox 5 nm, a pokretljivost šupljina u kanalu µ n 50 cm /Vs. Rješenje: L 0,97 µm, W/L9,3; rubnom slučaju W8,7 µm VJ.3. sklopu na slici odrediti širinu kanala PMOS tranzistora tako da oba tranzistora budu u zasićenju. Zadane su dimenzije NMOS tranzistora, L n µm i W n 3 µm te duljina kanala PMOS tranzistora L p µm. Naponi praa tranzistora iznose 0n 0,75 V i 0p - 0,75 V, a pokretljivosti nosilaca u kanalu µ n 400 cm/vs i µ p 50 cm/vs. ebljina oksida ispod upravljačke elektrode jednaka je kod oba tipa tranzistora. Pretpostaviti da je λ0 za oba tranzistora. Rješenje: W p 8 µm,35 V + +,5 V VJ.3. sklopu na slici odrediti širinu kanala PMOS tranzistora tako da oba tranzistora budu u zasićenju. Zadane su dimenzije NMOS tranzistora, L n µm i W n 3 µm te duljina kanala PMOS tranzistora L p µm. Naponi praa tranzistora iznose 0n 0,75 V i 0p - 0,75 V, a pokretljivosti nosilaca u kanalu µ n 400 cm/vs i µ p 50 cm/vs. ebljina oksida ispod upravljačke elektrode jednaka je kod oba tipa tranzistora. Pretpostaviti da je λ0 za oba tranzistora. Rješenje: W p 3,56 µm,5 V + +,5 V 8

29 VJ.33. sklopu na slici odrediti širinu kanala NMOS tranzistora tako da oba tranzistora budu u zasićenju. Zadane su dimenzije PMOS tranzistora, L p 0,5 µm i W p,5 µm te duljina kanala NMOS tranzistora L n 0,5 µm. Naponi praa tranzistora iznose 0n 0,5 V i 0p - 0,5 V, a pokretljivosti nosilaca u kanalu µ n 380 cm/vs i µ p 40 cm/vs. ebljina oksida ispod upravljačke elektrode jednaka je kod oba tipa tranzistora. Pretpostaviti da je λ0 za oba tranzistora. Rješenje: W n,54 µm 0,8 V + +,8 V VJ.34. oliku struju mjeri ampermetar? Naponi praa tranzistora su 0n 0,5 V i 0p - 0,5 V. Pokretljivost nosilaca u kanalu iznose µ n 400 cm/vs i µ p 50 cm/vs, a debljina oksida ispod upravljačke elektrode jednaka je za PMOS i NMOS tranzistor i iznosi d ox 5 nm. imenzije kanala su L n L p µm i W p µm, W n 3 µm. Pretpostaviti λ0. Odrediti područja rada za oba tranzistora te izlazne napone n i p.,5 V + +,5 V Rješenje: 77,7 µ, NMOS je u zasićenju, n,83 V; PMOS je u triodnom području, p - 0,37 V VJ.35. oliku struju mjeri ampermetar? Naponi praa tranzistora su 0n 0,5 V i 0p - 0,5 V. Pokretljivost nosilaca u kanalu iznose µ n 380 cm/vs i µ p 40 cm/vs, a debljina oksida ispod upravljačke elektrode jednaka je za PMOS i NMOS tranzistor i iznosi d ox 0 nm. imenzije kanala su L n L p 0,5 µm i W p W n 3 µm. Pretpostaviti λ0. Odrediti područja rada za oba tranzistora te izlazne napone n i p. 0,8 V + +,8 V Rješenje: 35,43 µ, NMOS je u zasićenju, n,38 V; PMOS je u triodnom području, p - 0,4 V VJ.36. oliku struju mjeri ampermetar? Naponi praa tranzistora su 0n 0,5 V i 0p - 0,5 V. Pokretljivost nosilaca u kanalu iznose µ n 380 cm/vs i µ p 40 cm/vs, a debljina oksida ispod upravljačke elektrode jednaka je za PMOS i NMOS tranzistor i iznosi d ox 0 nm. imenzije kanala su L n L p 0,5 µm i W p µm W n 3 µm. Pretpostaviti λ0. Odrediti područja rada za oba tranzistora te izlazne napone n i p. 0,8 V + +,8 V Rješenje: 4,7 µ, NMOS je u triodnom području, n 0,3 V; PMOS je u zasićenju, p -,67 V 9

30 VJ.37. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praa tranzistora su 0n 0,5 V i 0p - 0,5 V, a konstante MOSFET-a n - p 0,5 m/v.zadano je 3 V i R MΩ. mpermetar je idealan. Zanemariti struju kroz otporno djelilo. R R + Rješenje: 0,5 m R VJ.38. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praa tranzistora su 0n 0,75 V i 0p - 0,75 V, a konstante MOSFET-a n - p 0,5 m/v.zadano je 3 V i GG,5 V. mpermetar je idealan. + Rješenje: 0,35 m + GG VJ.39. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praa tranzistora su 0n 0,75 V i 0p - 0,75 V, a konstante MOSFET-a n - p 0,5 m/v.zadano je 3 V, GG,5 V i p,5 V. mpermetar je idealan. + Rješenje: 0,5 m p + + GG VJ.40. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praa tranzistora su 0n 0,5 V i 0p - 0,5 V, a konstante MOSFET-a n - p 0,5 m/v.zadano je 3 V, GG,5 V i p,5 V, n,5 V. mpermetar je idealan. n + + Rješenje: 0,4 m p + + GG 30