5. MOSFET ინტეგრირებული სქემები

MOSFET ინტეგრირებული სქემები

როდესაც MOSFET- ის ტრანზისტორიები ინტეგრირებული მიკროსქემის ნაწილად არიან გაყალბებული, პრაქტიკული მოსაზრებები საჭიროებს ორ ძირითად ცვლილებას სრუტის კონფიგურაციებში. პირველ რიგში, დისკრეტული გამაძლიერებებში გამოყენებული დიდი დაწყვილება და შემოვლითი კაპიტნები პრაქტიკულად შეუძლებელია ინტეგრირებული სქემით გაყალბებული მცირე ზომის გამო. ჩვენ მივდივართ ამ ხარვეზით პირდაპირი მიბმული გამაძლიერებლების გაყალბებით.

მეორე უმნიშვნელოვანესი ცვლილება ისაა, რომ ჩვენ შეგვიძლია ადვილად ვერ შევიკავოთ რეზისტორების გამოყენება, რომლებიც გამოიყენება მიკერძოებული სქემით. ნაცვლად ამისა, ჩვენ ვიყენებთ აქტიურ დატვირთვასა და არსებულ წყაროებს, რომლებიც შედგება MOS- ის ტრანზისტებთან.

ინტეგრირებული სქემები იყენებენ ორივე NMOS და PMOS სქემით. CMOS უფრო ხშირია ციფრული სქემით, ხოლო NMOS ჩვეულებრივ გამოიყენება მაღალი სიმკვრივის ნიშნებისათვის (ანუ მეტი ფუნქცია ჩიპზე).

სიმულაციური აქტიური ტვირთი სარგებლობს MOS დამახასიათებელი მრუდის ფერდობზე. ფიგურა 23 გვიჩვენებს ორი ტიპის აქტიური ტვირთი. ფიგურა 23 (a), ჩვენ ვნახავთ NMOS გაფართოების დატვირთვას, ხოლო 23 (ბ) გვიჩვენებს NMOS დეპრესიის დატვირთვას. ასევე ნაჩვენები ფიგურა არის შესაბამისი დამახასიათებელი მოსახვევებში.

გრაფიკი 23 - აქტიური დატვირთვები

NMOS გაფართოების დატვირთვისთვის, ძაბვისა და მოქცევის ურთიერთობას ენიჭება

(29)

ამ კონფიგურაციის ეკვივალენტური წინააღმდეგობაა 1 /g_m, სადაც გადანაწილების ღირებულება არის ის, რაც ეხება ბიას წერტილს.

NMOS depletion load აქვს ექვივალენტური წინააღმდეგობა, რომელიც განისაზღვრება დამახასიათებელი ფერდობზე შემდეგი განტოლების მიხედვით

(30)

MOSFET- ის ინტეგრირებული სქემების კვლევა

ახლა, რომ გვაქვს ორი მეთოდი, რომ მოვიზიდოთ აქტიური დატვირთვები, ჩვენ შეგვიძლია მივმართოთ biasing საკითხი. ჩვენ ვიყენებთ აქტიურ დატვირთვას ადგილზე დატვირთვის წინააღმდეგობის ნებისმიერ წერტილში კონფიგურაციებში. ამ ანალიზისთვის გამოსაყენებლად გამოსაყენებელი ტექნიკის შესაჩერებლად, განვიხილოთ NMOS გამაძლიერებელი გაფართოების დატვირთვის გამოყენებით, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 24.

ტრანზისტორი შეაფასა Q₂ ცვლის R_D ჩვენი ადრინდელი სქემების. მშვიდი ოპერაციის წერტილის დასადგენად, ჩვენ ვიყენებთ იმავე ტექნიკას, რაც მე –4 ნაწილში, ”FET გამაძლიერებლის კონფიგურაციები და მიკერძოება”, ვიყენებთ მხოლოდ გაძლიერებული დატვირთვის გრაფიკულ მახასიათებელს რეზისტორის დატვირთვის ხაზისთვის. ეს არის ის, რომ ჩვენ უნდა ვიპოვოთ FET ტრანზისტორის მახასიათებლების ერთდროული ამოხსნა დატვირთვის ხაზის განტოლებასთან. ამის გაკეთება გრაფიკულად შეგვიძლია, როგორც ნაჩვენებია ნახაზზე 25.

პარამეტრული მოსახვევებში დამახასიათებელი მრუდებია გამარტივებული ტრანზისტორი, Q₁. ძაბვის წინააღმდეგ აქტიური დატვირთვის ამჟამინდელი მახასიათებელი, Q₂ არიან ფიგურა 23. გამომავალი ძაბვა, v_{გარეთ}, არის განსხვავება V_DD და ძაბვის აქტიური დატვირთვის გასწვრივ. ამჟამინდელი აქტიური დატვირთვის დროს იგივეა, რაც გამტარი ტრანზისტორის გადინების დინებას. ამიტომ, ჩვენ ვამზადებთ დატვირთვის ხაზს, გადაღებული სარკის სურათის სურათის მიხედვით, ნახაზი 23. ოპერატიულ წერტილს წარმოადგენს ამ მრუდის გადაკვეთა შესაბამისი ტრანზისტორი დამახასიათებელი მრუდი. ჩვენ უნდა მოვძებნოთ კარიბჭის- to- წყარო ძაბვის იცოდეს, რომელიც ტრანზისტორი მრუდი აირჩიოს. როგორც ვნახავთ შემდეგს, შეყვანის კომპენსაციის ძაბვა ხშირად იცვლება აქტიური მიმდინარე წყაროს მიერ.

გრაფიკი 25 - გრაფიკული გადაწყვეტა Q- წერტილი

ახლა, როდესაც ჩვენ ვიცით, როგორ მოვახდინოთ აქტიური დატვირთვის სიმულაცია, ჩვენ ყურადღებას ვაქცევთ საცნობარო მიმდინარეობის თაობას, რომელიც გამოიყენება შეყვანის მიკროსქემის ნაწილად. ეს არსებული წყაროები ბევრად ანალოგიურად გამოიყენება, რომ ჩვენ მათ BJT გამაძლიერებელი მიკროსქემისთვის ვიყენებდით.

ფიგურა 26 - მიმდინარე სარკე

ჩვენ გავაანალიზებთ MOSFET- ს მიმდინარე სარკის. მიმდინარე სარკე ნაჩვენებია ნახაზში 26. ორი ტრანზისტორი იკავებს სრულყოფილად შეესაბამება. გამომავალი მიმდინარე არის გადინების მიმდინარე Q₂, და მინიშნება მიმდინარე დისკები Q₁. თუ ტრანზისტორები შესანიშნავად შეესატყვისება, გამომავალი დენი ზუსტად გაუტოლდება საცნობარო დენს. ეს მართალია, ვინაიდან ტრანზისტორები დაკავშირებულია პარალელურად. ისევე, როგორც ეს მოხდა BJT დენის სარკეში, რეფერენციალური დენი შეიძლება წარმოიქმნას მიმართვითი ძაბვის გამოყენებით საცნობარო წინააღმდეგობაზე, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 26 (ბ).

ერთდროულად სხვადასხვა ქვესაწინააღმდეგო აყენებს (ანუ აქტიური დატვირთვისა და მოხსენების ამჟამინდელი) შედეგებს CMF დიაგრამის CMOS გამაძლიერებებში.

მოგება ამ გამაძლიერებელი მოცემულია

(31)

ფიგურა 27 - CMOS გამაძლიერებელი

სხეულის ეფექტი

განყოფილების „2“ განხილვა. ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარი FET (MOSFET) ”ეხება MOSFET სუბსტრატს (ან კორპუსს). ეს სუბსტრატი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს არხის ჩამოყალიბებაში. დისკრეტული MOSFET– ების მუშაობისას, სხეული ხშირად უკავშირდება ენერგიის წყაროს. ასეთ შემთხვევებში, სუბსტრატს პირდაპირი გავლენა არ აქვს მოწყობილობის მუშაობაზე და ამ თავში ადრე შემუშავებული მოსახვევები მოქმედებს.

სიტუაცია შეიცვლება, როდესაც MOSFET- ები გაყალბებულია ინტეგრირებული სქემით. ასეთ შემთხვევებში, თითოეული ტრანზისტორი სუბსტრატი არ არის იზოლირებული სხვა სუბსტრატებისგან. მართლაც, სუბსტრატი ხშირად იზიარებს ყველა MOSFET- ს ჩიპზე. In PMOS IC, საერთო სუბსტრატის იქნება დაკავშირებული ყველაზე დადებითი წყარო ტერმინალის, ხოლო NMOS იგი უკავშირდება ადგილზე (ან უარყოფითი მიწოდება, თუ დღემდე). ეს ქმნის საპირისპირო მიკერძოებას თითოეული ტრანზისტორის წყაროსა და სხეულს შორის. ამ საპირისპირო მიკერძოების ეფექტი შეცვლის ფუნქციებს. მაგალითად, n-ჩანელის მოწყობილობა, ის ეფექტურად ბარიერს აღწევსV_T). თანხა, რომლის საშუალებითაც ბარიერი ცვლილებები დამოკიდებულია ფიზიკური პარამეტრების და მოწყობილობის მშენებლობაში. NMOS- ისთვის, ეს ცვლილება შეიძლება იყოს დაახლოებული

(32)

განტოლებაში (32), γ არის მოწყობილობა პარამეტრი, რომელიც მერყეობს დაახლოებით 0.3 და 1 (V^-1/2). V_SB არის წყაროდან სხეულში ძაბვა და არის ფერმის პოტენციალი. ეს არის მასალა მასალა, და ტიპიური ღირებულება არის 0.3 V სილიკონისთვის.

PREVIOUS- 4. FET გამაძლიერებელი კონფიგურაციები და ბიირინგი

NEXT- დან. MOSFET- ის შედარება JFET- ზე