«Αναθεώρηση των FET Transistor»

Σχετικά έγγραφα
Ηλεκτρονική Φυσική & Οπτικοηλεκτρονική

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΠΕΔΙΟΥ. Eλεγχος εσωτερικού ηλεκτρικού πεδίου με την εφαρμογή εξωτερικού δυναμικού στην πύλη (gate, G).

«Ενισχυτές με διπολικό transistor»

Σχεδίαση Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (8 η σειρά διαφανειών)

Άσκηση 7. Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου Επαφής (JFET)

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ 12. ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΠΕ ΙΟΥ (FET) Tρανζίστορ στο οποίο το ρεύµα εξόδου ελέγχεται όχι από το ρεύµα αλλά από την τάση εισόδου.

Ηλεκτρονική Μάθημα V Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου. Καθηγητής Αντώνιος Γαστεράτος Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης, Δ.Π.Θ.

«Ενισχυτές ενός τρανζίστορ και πολλών τρανζίστορ»

Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου Field-effect transistors (FET)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 3

ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡΣ 1. ΟΜΗ ΚΑΙ ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΙΠΟΛΙΚΟΥ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ

Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET) Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : FET (Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου)

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Τρανζίστορ Μετάλλου Οξειδίου MOSFET

Ερωτήσεις θεωρίας Σημειώσεις στο τρανζίστορ MOSFET

Η αντιστοιχία των παραπάνω επαφών με αυτές του διπολικού τρανζίστορ είναι (προφανώς) η εξής: S E, D C, G B.

Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, που στηρίζουν τη λειτουργία τους σε δύο τύπους

Ενισχυτές με FET. Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Η αντιστοιχία των παραπάνω επαφών με αυτές του διπολικού τρανζίστορ είναι (προφανώς) η εξής: S E, D C, G B.

ΕΝΙΣΧΥΤΕΣΜΙΑΣΒΑΘΜΙΔΑΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 1

ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική. «Βαθμίδες Εξόδου» Φώτης Πλέσσας UTH ΤHMMY

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι. n channel. p channel JFET

Ηλεκτρονικά Στοιχεία και Κυκλώματα ΙΙ. Εισαγωγή σε Βασική Φυσική Στοιχείων MOS

«Απόκριση Συχνότητας Ενισχυτών με Τρανζίστορ»

Πρόβλημα Υπολογίστε τα: VG, VGSQ, VDS, IDQ, IB, IE, IE, VC, VCE και VDS.

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Άσκηση Transistors επίδραση Πεδίου (JFET)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (7 η σειρά διαφανειών)

οµές MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).

Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

PWM (Pulse Width Modulation) Διαμόρφωση εύρους παλμών

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική

ΤΟΠΟΛΟΓΙΕΣ ΣΥΣΤΟΙΧΙΑΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 5

Πόλωση των τρανζίστορ ενίσχυσης

Εργαστήριο Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI Υπεύθυνος καθηγητής Πλέσσας Φώτιος

Ηλεκτρονική ΙΙ 5 ο εξάμηνο

Ερωτήσεις στην ενότητα: Γενικά Ηλεκτρονικά

Δίοδοι Zener. Οι Zener χρησιμοποιούνται σε ρυθμιστές τάσεως (voltage. I s regulators) δηλαδή συσκευές όπου η τάση του φορτίου

2 η ενότητα ΤΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ

ΜΕΛΕΤΗ TRANSISTOR MOSFET

Εισαγωγή στις κρυσταλλολυχνίες (Transistors)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 4

Άσκηση 5. Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής σε συνδεσμολογία Κοινής Βάσης

ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΙ ΚΑΙ ΠΟΛΥΒΑΘΜΙΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 2

ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΠΕ ΙΟΥ (FET)

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Ηλεκτρικά Κυκλώματα & Δίκτυα ΙΙ. Ανασκόπηση Κεφαλαίου

Εξαρτημένες Πηγές και Τελεστικός Ενισχυτής

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Δίοδοι, BJT και MOSFET ως Διακόπτες 2

Ηλεκτρονική. Ενότητα 9: Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου (FET) Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Διπολικά τρανζίστορ (BJT)

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 5ο.. Λιούπης

1993 (Saunders College 1991). P. R. Gray, P. J. Hurst, S. H. Lewis, and R. G. Meyer, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, 4th ed.

Κεφάλαια 4 ο και 6 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου ΙΙ 2

«Τεχνολογίες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων»

HY121-Ηλεκτρονικά Κυκλώματα

Τρανζίστορ διπολικής επαφής (BJT)

Τρανζίστορ Φαινοµένου Πεδίου Ι

Υ60 Σχεδίαση Αναλογικών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων 12: Καθρέφτες Ρεύματος και Ενισχυτές με MOSFETs

Το BJT ως Διακόπτης. 3/22/13 Βιομηχανικά Ηλεκτρονικά - Κ.Ι.Κυριακόπουλος. Control Systems Laboratory

Κεφάλαια 4 ο και 6 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Τρανζίστορ Φαινομένου

R 1. Σχ. (1) Σχ. (2)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 9

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Ενισχυτής κοινής πηγής (common source amplifier)

Ακαδημαϊκό Έτος Εξάμηνο Εαρινό Α Εξεταστική Περίοδος Σημειώσεις : ανοικτές/κλειστές Διάρκεια εξέτασης: 2 ώρες. Ημ. εξέτασης:../../.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4. Volts. Από τον κανόνα Kirchhoff: Ευθεία φόρτου: Όταν I 0 η (Ε) γίνεται V VD V D

Απαντήσεις στο 1 0 Homework στην Προχωρημένη Ηλεκτρονική Εαρινό Εξάμηνο

Γιάννης Λιαπέρδος ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ. Κριτική Ανάγνωση: Αγγελική Αραπογιάννη. Επιμέλεια πολυμεσικού διαδραστικού υλικού: Γιώργος Θεοφάνους

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 1

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ DC ΝΑΝΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ FinFET ΣΕ ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΑ SOI

Τρανζίστορ FET Επαφής

Ηλεκτρονικά Στοιχεία και Κυκλώματα ΙΙ. Εισαγωγή σε Ενισχυτές

2.9 ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΠΕΡΙΟΡΙΣΤΩΝ Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής (BJT) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΔΙΠΟΛΙΚΗΣ ΕΠΑΦΗΣ (BJT)...131

Βιοµηχανικά Ηλεκτρονικά (Industrial Electronics) Κ.Ι.Κυριακόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΗΜΙΑΓΩΓΙΚΗ ΙΟ ΟΣ 1

ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Τµήµα Ηλεκτρονικής

Ειδικά Θέματα Ηλεκτρονικών 1

Διπολικά τρανζίστορ (BJT)

V CB V BE. Ορθό ρεύμα έγχυσης οπών. Συλλέκτης Collector. Εκπομπός Emitter. Ορθό ρεύμα έγχυσης ηλεκτρονίων. Ανάστροφο ρεύμα κόρου.

Επιπλέον, για ευκολία στις πράξεις ορίζουμε τις παρακάτω μεταβλητές

Τελεστικοί Ενισχυτές

Relay Module. Relay. Στο πλαίσιο αυτής της προσπάθειας λοιπόν, ένα relay module είναι σχεδόν σίγουρο πως θα μας χρειαστεί.

Σχεδίαση Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8. Η δοµή του JFET n-διαύλου φαίνεται στο σχήµα 8.1. Σχ.8.1. οµή του JFET (α) και επικρατέστερο σύµβολο για n-διαύλου (β) και p-διαύλου (γ).

Ηλεκτρονική. Ενότητα: 4 Διπολικά Τρανζίστορ (BJT) Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Ηλεκτρονική Φυσική & Οπτικοηλεκτρονική

1. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ

Πόλωση των Τρανζίστορ

Βασικά Στοιχεία Αναλογικών Ηλεκτρονικών

ΑΣΚΗΣΗ 7 Μέτρηση ωμικής αντίστασης και χαρακτηριστικής καμπύλης διόδου

Κεφάλαιο 8. Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET)

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι. Ασκήσεις. Χατζόπουλος Αλκιβιάδης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχ. Υπολογιστών Α.Π.Θ.

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

Transcript:

ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική «Αναθεώρηση των FET Transistor» Φώτης Πλέσσας fplessas@inf.uth.gr ΤΗΜΜΥ

Δομή FET Χαρακτηριστικά Λειτουργία Πόλωση Μοντέλα και υλοποιήσεις μικρού σήματος για FET ΤΗΜΜΥ - 2

Field Effect Transistors Το ρεύμα ρέει από το D προς το S ελεγχόμενο από την τάση στο G. Δύο είδη καναλιών: n-channel FET p-channel FET Δύο είδη ηλεκτροδίων πύλης: Junction FET (JFET) Metal-oxide semiconductor FET (MOSFET) ΤΗΜΜΥ - 3

n-channel MOSFET Το κανάλι αρχικά (όσο η τάση στο G είναι μηδέν) δεν άγει Όταν η τάση στο G γίνει θετική τότε συγκεντρώνονται ηλεκτρόνια και δημιουργείται ένα κανάλι τύπου-n Η διαδικασία ονομάζεται channel enhancement ΤΗΜΜΥ - 4

Χαρακτηριστικά n-channel MOSFET Χαρακτηριστικά: Το ρεύμα στο Gate είναι πάντα 0 Ο σχηματισμός του καναλιού καθορίζεται από την V GS ενεργός περιοχή στα BJT H τάση κατωφλίου V th είναι 1.7V σε αυτό το παράδειγμα ΤΗΜΜΥ - 5

Περιοχή κορεσμού Μοιάζει με τα npn BJT. Με μια πιο προσεκτική ματιά το ρεύμα κορεσμού είναι ανάλογο του (V GS -V th ) 2 ενεργός περιοχή στα BJT H τάση κατωφλίου V th είναι 1.7V σε αυτό το παράδειγμα ΤΗΜΜΥ - 6

Περιοχή κορεσμού στην περιοχή κορεσμού ΤΗΜΜΥ - 7

Τρίοδος ΤΗΜΜΥ - 8

Χαρακτηριστικά n-channel MOSFET στην τρίοδο στον κορεσμό ΤΗΜΜΥ - 9

Παράδειγμα: πόλωση στον κορεσμό Με χρήση της γραμμής φορτίου ΤΗΜΜΥ - 10

Παράδειγμα: πόλωση στον κορεσμό Με ανάλυση ΤΗΜΜΥ - 11

Παράδειγμα: πόλωση στην τρίοδο άρα είναι στην τρίοδο??? ή Τα 1.88mA δίνουν V DS = 10-4.5x1.88V=1.54V Τα 1.57mA δίνουν V DS = 10-4.5x1.57V=2.95V ΤΗΜΜΥ - 12

Enhancement & Depletion MOSFET Αυτό που έχουμε μελετήσει ως τώρα είναι τα MOSFET πύκνωσης. Πύκνωση (Enhancement) το κανάλι αρχικά (όταν η τάση στην πύλη είναι 0) δεν άγει, και πρέπει να εφαρμόσουμε μια θετική τάση (στην πύλη), μεγαλύτερη από την τάση κατωφλίου V th, ώστε αυτό να ξεκινήσει να άγει. Απογύμνωση (Depletion) υπάρχει ένας δεύτερος τύπος MOSFET, στον οποίο το κανάλι άγει ακόμα και χωρίς την εφαρμογή τάσης στην πύλη. Χρειάζεται να εφαρμόσουμε ανάστροφη τάση στην πύλη για να σταματήσει να άγει (αποκοπή). Αυτό ονομάζεται MOSFET απογύμνωσης (depletion). Λόγω των ιδιοτήτων νόθευσης (doping) των ημιαγωγών, μπορούμε να υλοποιήσουμε n-channel MOSFET και των δύο τύπων (enhancement και depletion). Αντίθετα μόνο enhancement p-channel MOSFET μπορούνε να υλοποιηθούν. ΤΗΜΜΥ - 13

Junction FET (JFET) Το ρεύμα αρχικά ρέει λόγω της περίσσιας ηλεκτρονίων που υπάρχουν στο κανάλι. Gate: Εφαρμόζεται αρνητική τάση για την αύξηση του πλάτους της περιοχής απογύμνωσης, έτσι ώστε να μειωθεί το ρεύμα. Όταν η τάση γίνει αρκετά αρνητική η ροή του ρεύματος θα σταματήσει. Άρα, είναι ένα στοιχείο απογύμνωσης. Το πλάτος της περιοχής απογύμνωσης εξαρτάται από την ανάστροφη πόλωση της πύλης (Gate) ΤΗΜΜΥ - 14

Junction FET (JFET) Εφαρμόζεται αρνητική τάση για τη μείωση του ρεύματος Περισσότερο αρνητική τάση, το κανάλι γίνεται πιο στενό ΤΗΜΜΥ - 15

Pinch off στα JFET Το κανάλι στραγγαλίζεται, το ρεύμα σταματά να ρέει Περισσότερο αρνητική τάση Τάση στραγγαλισμού (pinch-off) voltage V p στοιχείο απογύμνωσης ΤΗΜΜΥ - 16

Χαρακτηριστικά των n-channel JFET Τα χαρακτηριστικά είναι παρόμοια με αυτά του MOSFET. Η διαφορά είναι πως η τάση κατωφλίου που τώρα ονομάζεται τάση στραγγαλισμού (pinchoff ) V p είναι αρνητική. Η τάση στραγγαλισμού (pinch-off) του JFET είναι V p = - 2 V ΤΗΜΜΥ - 17

Χαρακτηριστικά των n-channel JFET Όλα είναι σχεδόν ίδια!! περιοχή τριόδου Η τάση στραγγαλισμού (pinch-off) του JFET είναι V p = - 2 V Προσοχή στο πρόσημο! Η V GS μπορεί να είναι θετική ή αρνητική, αλλά η V p είναι αρνητική. περιοχή κορεσμού ΤΗΜΜΥ - 18

Παράδειγμα: πόλωση στον κορεσμό ΟΚ στον κορεσμό! Αν η αντίσταση είναι μεγαλύτερη από 10kΩ, θα μπει στην τρίοδο. ΤΗΜΜΥ - 19

Παράδειγμα (πόλωση στην τρίοδο) Άρα, δεν είναι σε κορεσμό! Επαναϋπολογίζοντας το I D : ή Τα 0.7195mA δίνουν V DS = 1.366V, δεκτό Τα 0.5791mA δίνουν V DS = 3.051V, απορρίπτεται ΤΗΜΜΥ - 20

Παράδειγμα (πόλωση στην τρίοδο) Φυσικά μπορεί να λυθεί με χρήση της γραμμής φορτίου ΤΗΜΜΥ - 21

Σημαντικά χαρακτηριστικά small-signal Παρόμοια με τα BJT!! Σκεφτείτε μόνο την περιοχή κορεσμού. Αν αλλάξουμε ελαφρά την V GS τότε και το I D θα αλλάξει ελαφρά. Ο λόγος της μεταβολής του I D προς την μεταβολή της V GS ονομάζεται transconductance (διαγωγιμότητα) που είναι η κλίση της καμπύλης του I D συναρτήσει της V GS=, ή αναλυτικά: ΤΗΜΜΥ - 22

Άλλα FETs Μέχρι τώρα έχουμε μιλήσει για: 1. n-channel MOSFET (enhancement type) 2. n-channel JFET (depletion type) παρόμοια με τα npn BJT Άλλα FETs: ΤΗΜΜΥ - 23

p-channel FETs Η λειτουργία είναι σχεδόν ίδια όπως στα n-channel FETs. Αντιστρέφεται η πολικότητα της τάσης και η φορά του ρεύματος. Αλλά στα στοιχεία p-channel, Οι φορείς είναι οπές (όχι ηλεκτρόνια). Έτσι, η κινητικότητα είναι μειωμένη και ο χρόνος ζωής των φορέων μειονότητας μικρότερος. Συμπέρασμα: Τα στοιχεία p-channel έχουν συνήθως πιο φτωχή απόδοση! Μεγαλύτερη τάση κατωφλίου, μεγαλύτερη αντίσταση και μικρότερες δυνατότητες ρεύματος. ΤΗΜΜΥ 24

Αρχικό μοντέλο μικρού σήματος για το FET Παρόμοιο με το BJT, αλλά η αντίσταση εισόδου είναι. Παράμετροι μικρού σήματος του FET: g 2 K m I D r o 1 I D λ: παράμετρος channel length modulation K : παράμετρος ημιαγωγών Όλοι οι ενισχυτές που υλοποιούνται με BJT μπορούν να υλοποιηθούν και με FET. THΜMΥ - 25

Ενισχυτές με FET +10V RG1 RL source follower (μοναδιαίο κέρδος) + + vin RG2 vgs - - + speaker IS 1 10Ω - common-source amplifier gm (υψηλό κέρδος = -g m R L ) vo THΜMΥ - 26

Ενισχυτής κοινής πηγής (CS) με ωμικό φορτίο THΜMΥ - 27

Ενισχυτής (CS) με ωμικό φορτίο Μοντέλο μικρού σήματος THΜMΥ - 28

Ενισχυτής κοινής πύλης (CG) με ωμικό φορτίο THΜMΥ - 29

Ενισχυτής (CG) με ωμικό φορτίο Μοντέλο μικρού σήματος r o = για πεπερασμένη r o THΜMΥ - 30

Ενισχυτής κοινού απαγωγού (CD) με ωμικό φορτίο Ακόλουθος πηγής THΜMΥ - 31

Ενισχυτής (CD) με ωμικό φορτίο Μοντέλο μικρού σήματος THΜMΥ - 32

Ενισχυτής (CS) με εκφυλισμό πηγής THΜMΥ - 33

Ενισχυτής (CS) με εκφυλισμό πηγής Μοντέλο μικρού σήματος THΜMΥ - 34