5. MOSFET ինտեգրված սխեմաներ

MOSFET ինտեգրված սխեմաներ

Երբ MOSFET տրանզիտորները կեղծված են ինտեգրված միացման մի մասի մեջ, պրակտիկ նկատառումներով պահանջվում է երկու հիմնական փոփոխություններ ցանցային կոնֆիգուրացիաներում: Նախ `փոքրիկ չափի պատճառով ինտեգրալ սխեմաների մեջ գործնականում չի կարելի գործնականում ապակոդավորող ուժեղացուցիչներում օգտագործված խոշոր կապիտալը եւ շրջանցող կոնդենսատորները: Մենք այս բացթողում ենք, ուղղակիորեն զուգորդված ուժեղացուցիչների կեղծիքով:

Երկրորդ խոշոր փոփոխությունը այն է, որ մենք չենք կարող հեշտությամբ կեղծել այն կողմնակալները, որոնք օգտագործվում են որպես կողմնակալ սխեմաների մաս: Փոխարենը մենք օգտագործում ենք ակտիվ բեռներ եւ MOS տրանզիստորներից բաղկացած ընթացիկ աղբյուրներ:

Ինտեգրացված սխեմաները օգտագործում են ինչպես NMOS եւ PMOS սխեմաները: CMOS- ը ավելի տարածված է թվային սխեմաներում, իսկ NMOS- ը սովորաբար օգտագործվում է բարձր խտության IC- ի համար (այսինքն, ավելի շատ ֆունկցիաների մեկ չիպի համար):

Գործող բեռների մոդելավորումն օգնում է MOS- ի բնորոշ կորերի լանջին: Նկար 23- ը ցույց է տալիս երկու տեսակի ակտիվ բեռներ: Նկարում, 23- ում (ա), մենք ցույց ենք տալիս NMOS- ի լրացուցիչ բեռը, իսկ 23- ը (b) ցույց է տալիս NMOS- ի կորուստի բեռը: Նաեւ ցուցադրվում է թվով համապատասխան բնութագրական կորեր:

Նկար 23 - Ակտիվ բեռներ

ՆՄՕՄ-ի ուժեղացման բեռի համար լարման եւ հոսանքի միջեւ հարաբերությունները տրվում են

(29)

Այս կոնֆիգուրացիայի համարժեք դիմադրություն է 1 /g_m, որտեղ փոխակերպման արժեքը այն է, որ կիրառվում է կողմնակալության կետում:

NMOS- ի նվազեցման բեռը ունի համարժեք դիմադրություն, որը որոշվում է հետեւյալ հավասարման բնութագրիչի լանջին

(30)

5.1 MOSFET- ի ինտեգրալ սխեմաների համադրում

Այժմ, երբ մենք ունենք երկու բեռնվածություն, մոդելներ ակտիվ բեռներ, մենք կարող ենք անդրադառնալ բեռնաթափման խնդիրներին: Մենք օգտագործում ենք ակտիվ բեռնվածքը բեռի դիմադրության դիմացկունության ցանկացած դրույթում: Նրանց վերլուծելու տեխնիկան ցույց տալու համար եկեք դիտենք NMOS ուժեղացուցիչը, օգտագործելով սենսորային բեռը, ինչպես ցույց է տրված Գծապատկեր 24- ում:

Տրանզիստորը պիտակավորված է Q₂ փոխարինում է R_D մեր ավելի վաղ միացումներից: Հանգիստ աշխատանքային կետը որոշելու համար մենք օգտագործում ենք նույն տեխնիկան, ինչ մենք արել ենք Բաժին 4-ում ՝ «FET ուժեղացուցիչի կազմաձևերը և կողմնակալությունը», միայն փոխարինելով ուժեղացման բեռի գրաֆիկական բնութագիրը ռեզիստորի բեռի գծի համար: Այսինքն, մենք պետք է գտնենք FET տրանզիստորի բնութագրերի միաժամանակյա լուծում բեռի գծի հավասարման հետ: Մենք կարող ենք դա անել գրաֆիկորեն, ինչպես ցույց է տրված Նկար 25-ում:

The parametric curves են բնութագրական կորեր է amplifying transistor, Q₁. Ակտիվ բեռի բնութագրիչը, Q₂ որոնք նկարագրված են 23- ով: Արտադրանքի լարումը, v_դուրս, դա տարբերությունն է V_DD եւ լարման ակտիվ բեռի վրա: Ակտիվ բեռի ներկա տերմինը նույնն է, ինչ ուժեղացնում է տրանզիստորի արտահոսքը: Հետեւաբար, մենք կառուցում ենք բեռնվածքի գիծ, հաշվի առնելով Նկար 23- ի բնութագրիչի անցնող հայելային պատկերը: Գործող կետը այս կորի խաչմերուկն է, համապատասխան տրանզիստորի բնորոշ կորի հետ: Մենք պետք է գտնենք դարպասից դեպի աղբյուր լարման մասին `իմանալ, թե որն է տրանզիստորի կորը: Ինչպես տեսնում ենք հաջորդ, մուտքային կողմնորոշման լարումը հաճախ փոխարինվում է ակտիվ ընթացիկ աղբյուրով:

Նկար 25 - Q կետի գրաֆիկական լուծում

Այժմ, երբ մենք գիտենք, թե ինչպես պետք է մոդելավորել ակտիվ բեռը, մենք դառնում ենք մեր ուշադրությունը դեպի տեղեկատու տերմինի սերունդ, որն օգտագործվում է որպես ներածման կողմնակալության սխեմաների մաս: Այս ներկա աղբյուրները շատ օգտագործվում են այնպես, որ մենք օգտագործեցինք դրանք BJT ուժեղացուցիչի շեղման համար:

Նկար 26 - Ներկայիս հայելին

Մենք վերլուծում ենք MOSFET- ը ընթացիկ հայելի. Ներկայիս հայելին ներկայացված է Նկար 26- ում: Երկու տրանզիստորները ենթադրում են, որ դրանք կատարյալ են: Արդյունքային հոսանքը արտահոսքի հոսքն է Q₂, եւ հղում ներկայիս կրիչներ Q₁, Եթե տրանզիստորները կատարելապես համընկնում են, ելքային հոսանքը ճշգրտորեն հավասար կլինի տեղեկանքի հոսանքին: Դա ճիշտ է, քանի որ տրանզիստորները միացված են զուգահեռաբար: Asիշտ այնպես, ինչպես BJT- ի ընթացիկ հայելու դեպքում էր, հոսանքի հոսքը կարող է գեներացվել `օգտագործելով հղումային լարումը հղման դիմադրության վրա, ինչպես ցույց է տրված նկար 26 (բ) -ում:

Տարբեր ստորակետերի միասին դնելը (այսինքն, ակտիվ բեռը եւ տեղեկանքը) հանգեցնում է X X X X X X X X X X X NUMX- ի CMOS ուժեղացուցիչի:

Այս ուժեղացուցիչի շահույթը տրվում է

(31)

Նկար 27 - CMOS ուժեղացուցիչ

5.2 մարմնի ազդեցություն

«2 բաժնի մեր քննարկումը: Մետաղօքսիդի կիսահաղորդչային FET (MOSFET) »- ը վերաբերում է MOSFET- ի ենթաշերտին (կամ մարմնին): Այս հիմքը կարևոր դեր է խաղում կապուղու ստեղծման գործում: Դիսկրետ MOSFET- ների շահագործման ժամանակ մարմինը հաճախ միացված է էներգիայի աղբյուրին: Նման դեպքերում, ենթաշերտը անմիջական ազդեցություն չունի սարքի աշխատանքի վրա, և կիրառվում են այս գլխում ավելի վաղ մշակված կորերը:

Իրավիճակը փոխվում է, երբ MOSFET- ը կեղծված է որպես ինտեգրալ սխեմաների մի մաս: Նման դեպքերում, յուրաքանչյուր տրանզիստորի ստորին հատվածը մեկուսացված չէ մյուս ենթածրերից: Իրոք, մի ենթաշերտ հաճախ հաճախվում է բոլոր MOSFET- ների վրա chip- ի վրա: PMOS IC- ում ընդհանուր ենթակայակը կմիավորվի առավել դրական տերմինալին, իսկ ՆՄՕՄ-ում այն կապված է հողի (կամ առկա բացասական մատակարարման հետ): Սա սահմանում է հակադարձ կողմնակալություն յուրաքանչյուր տրանզիստորի աղբյուրի եւ մարմնի միջեւ: Այս հակառակ կողմի ազդեցությունը փոխել է գործառնական հատկանիշները: Օրինակ, ա n-հաղորդիչ սարքը, այն արդյունավետորեն բարձրացնում է շեմը (V_T): Այն գումարը, որով շեմը փոխվում է, կախված է ֆիզիկական պարամետրերից եւ սարքի շինարարությունից: NMOS- ի համար այս փոփոխությունը կարելի է մոտեցնել

(32)

Հավասարում (32), γ սարքի պարամետր է, որը տարբերվում է 0.3- ի եւ 1- ի միջեւ (V^-1/2). V_SB աղբյուրից դեպի մարմին լարումն է և այն է Ֆերմի ներուժը. Սա նյութի հատկություն է, եւ բնորոշ արժեքը 0.3 V է սիլիկոնային համար:

Նախորդ `4: FET ուժեղացուցիչի կոնֆիգուրացիաներ եւ բայթինգ

NEXT- 6. MOSFET- ի JFET- ի համեմատությունը