3. Junction Талаа-натыйжалык Transistor (Дыши)

Junction Талаа-натыйжалык Transistor (Дыши)

MOSFET кесилиш талаа-натыйжалык транзистордон (Дыши) бир катар артыкчылыктары бар. Белгилей кетчү жагдай, MOSFET салымы каршылык Дыши караганда жогору. Ушул себептен улам, MOSFET көпчүлүк өтүнмөлөр үчүн Дыши пайдасына тандалып алынган. Ошентсе да, Дыши өзгөчө аналогдук колдонмолор үчүн дагы деле чектелген кырдаалдарда колдонулат.

Биз жогорулатуу MOSFETs өткөрүү үчүн канал түзүү үчүн эмес нөл дарбазасы Voltage талап көрдүк. Жок, көпчүлүгү-ташуучу учурдагы бул колдонмо дарбазасы кубатуулуктагы жок булагы жана түгөнүшүнүн ортосунда агып болот. Ал эми, Дыши эки Охмик байланыштар ортосунда каналдын көпчүлүк-ташуучу заряд өткөргүчтүк көзөмөлдөйт. Бул аппараттын барабар сыйымдуулугу ар кандай, муну кыла алат.

JFET'терге MOSFET үчүн мурун чыгарылган натыйжаларды колдонбостон кайрылганыбыз менен, эки типтеги шаймандардын иштешинде көптөгөн окшоштуктарды көрөбүз. Ушул окшоштуктар 6-бөлүмдө кыскача келтирилген: “MOSFET менен JFETти салыштыруу”.

Дыши дене түзүлүшү боюнча схемалык Figure 13 көрсөтүлгөн. Митико окшоп, Дыши үч терминалы түзүлүш болуп саналат. Ал, негизинен, бир гана бар pn Митико менен дарбазанын жана канал катары эки эмес, ортосундагы кесилиши (эки жерде болуп көрүнгөнү менен pn Figure 13 көрсөтүлгөн түшчү, бул чогуу дарбазасы терминалын зым менен параллелдүү байланышкан. Ошентип, алар бир кесилишинде катары мамиле болушу мүмкүн).

The nFigure 14 (а) көрсөтүлгөн -channel Дыши, бир тилкесин пайдалануу менен курулуп жатат nэки белгиси бар материал pбелгиси бар материалдар тилкеде, бири бир жагына салып алып жүрүүсү. The p-channel Дыши бир тилкесин бар pэки белгиси бар материал nFigure 13 (б) көрсөтүлгөн белгиси материалдар тилкесинде айланууга. Figure 13 Ошондой эле райондук белгилери көрсөтөт.

Дыши ишке түшүнүк алуу үчүн, келгиле, туташтыруу nFigure 14 көрсөтүлгөн тышкы районго -channel Дыши (а). Алгылыктуу камсыз кылуу чыңалуу, VDD, Ушуга чейин (бул окшош колдонулат VCC менен камсыз кылуу чыңалуу бир Митико үчүн) жана, жалпы (жерге) тиркелет. Бир дарбаза менен камсыздоо чыңалуу, VGG, Дарбазанын колдонулат (бул окшош VBB Митико үчүн).

Дыши дене түзүлүшү

Дыши боюнча Figure 13-дене түзүлүшү

VDD айтпаса-булагы Voltage камсыз кылат, vDSСыгасыз агымын пайда болсо, iD, Булагын кубаттын агып. дарбаза-булагы кесилиш кайтарым-жан болгондуктан, нөлдүк дарбазасы учурдагы найдено. агымдын учурдагы, iD, булак токуна барабар болгон канал курчалган каналында бар pбелгиси дарбазасы болот. дарбазасы-а-булагы чыңалуу, vGSбарабар болгон, а жаратат тешиги району канал туурасын азайтып, каналдагы. Бул, өз кезегинде, кубаттын жана булагы ортосундагы каршылыгын жогорулатат.

N-канал Дыши

14-сүрөт - n-канал JFET тышкы схемага туташтырылган

Биз менен Дыши ишин карайт vGS = 0, Figure 14 көрсөтүлгөндөй, (б). агымдын учурдагы, iD, аркылуу nсуу дарбазасын кесилишинде жогору жагына, булагы, каналды бойлой чыңалуу тамчы себеп менен кетип калуусун карап чыкканда -channel. суу дарбазасын кесилишинде Бул оң чыңалуу проблемалар-жокко pn Figure 14 (б) кара түс менен аймакта көрүнүп кесилиши жана бир тешиги аймакты өндүрөт. Биз көбөйсө vDS, Агымдын учурдагы, iD, Figure 15 көрсөтүлгөндөй да жогорулатат.

Бул аракетке көп коротуунун аймакта жана дренаж булагы ортосундагы жогорулаган канал каршы келет. катары vDS мындан ары да көбөйүп, бир чекити бузуучу району суу четинде бүт канал таштаса жана агымдын учурдагы анын Кинда жеткен жерге чейин жетип жатат. Биз көбөйтүү, анда vDS Бул жерде тышкары, iD салыштырмалуу туруктуу бойдон калууда. каныккан суу агымынын мааниси менен VGS = 0 маанилүү параметр болуп саналат. Бул суу булагы каныктыруу учурдагы, IDSS. Биз бул табылган KVT2 тешиги режими MOSFET үчүн. Figure 15 да көрүнүп тургандай, көбөйтүү vDS Бул аталган каналдын ары Чымчып чен-өчүрүү пункту (-VP, IDSS) Абдан аз жогорулашына себеп болот iD, жана iD-vDS мүнөздүү ийри дээрлик жалпак болот (б.а., iD сыяктуу эле, салыштырмалуу туруктуу бойдон калууда vDS мындан ары да көбүрөөк болот). Эскерте кетсек, бул VT (Азыр дайындалган VP) Бир терс эмес n-channel түзмөк. Чымчып чен-пункт тышкаркы иш (канааттандырарлык аймагында), дренаждык Voltage кийин алынган VDS, Улук -VP (Figure 15 карагыла). Мисалы, айталы VP = -4V, бул агымдын кубатуулуктагы дегенди билдирет, vDS, Жогору же ага барабар болушу керек - (- 4V) Дыши каныктыруу (кадимки иштөө) аймакта кала үчүн.

Бул сүрөттөмө Дыши бир тешиги-түрү аппарат экенин көрсөтүп турат. Биз анын өзгөчөлүктөрү соолуп MOSFETs окшош боло. Бирок маанилүү бир өзгөчөлүк бар: ал соолуп-түрү MOSFET жогорулатуу режиминде (жакшы колдонуу менен иштөөгө мүмкүн болсо vGS Эгерде түзмөк n-channel) ушул Дыши-түрү аппараттын иш жүзүндө эмес. Иш жүзүндө, максималдуу vGS бери болжол менен 0.3V менен чектелет pn-junction олуттуу кесип-жок, бул чакан алдыга кубатуулуктагы менен калат.

Figure 15 - iD каршы vDS мүнөздөмөсү үчүн n-channel Дыши (VGS = 0V)

3.1 Дыши Gate-To-Source Voltage өзгөрбөйт

Мурунку бөлүмдө биз иштеп чыккан iD-vDS мүнөздөмөсү сызык VGS = 0. Бул бөлүктөн биз толугу менен карап iD-vDS ар кандай баалуулуктарды өзгөчөлүктөрү vGS. Эскертүү Митико, мүнөздүү ийри учурунда ал (iC-vCE) бар iB параметр катары. FET кайда чыңалуу көзөмөлдөгөн түзмөк vGS контролдук кылат. Figure 16 көрсөтөт iD-vDS да мүнөздүү ийри n-channel жана p-channel Дыши.

Figure 16-iD-vDS Дыши үчүн мүнөздүү ийри

Көбөйөт  (vGS болгон үчүн терс n-channel жана дагы оң p-channel) тешиги аймак түзүлөт жана чымчып-капкак төмөнкү баалуулуктарды жетүүгө болот iD. Ошондуктан үчүн nFigure 16 боюнча -channel Дыши (а), жогорку iD чейин азайтат IDSS as vGS көп терс жүргүзүлөт. эгер vGS андан ары тёмёндёгён (терс), кандайдыр бир маани vGS андан кийин жетип жатат iD баасына карабастан, нөлгө барабар болот vDS. Бул наркы vGS аталат VМБК (OFF)же Чымчып чен-өчүрүү чыңалуу (Vp). наркы Vp болгон терс n-channel Дыши жана жакшы p-channel Дыши. Vp салыштырууга болот VT тешиги режими MOSFET үчүн.

3.2 Дыши Transfer мүнөздөмөлөрү

өткөрүп берүү мүнөздүү суу агымынын участок болуп саналат, iD, Суу-а-булагы кубатуулуктагы милдети деп, vDSменен vGS туруктуу тирешүүлөрдүн бир катар барабар (vGS = -3V, -2, -1V, Figure 0 жылы 16V (а)). өткөрүп берүү өзгөчөлүгү наркынын дээрлик көз карандысыз болот vDS Дыши чымчып-капкак жетип кийин баштап, iD баалуулуктарын жогорулатуу үчүн салыштырмалуу туруктуу бойдон калууда vDS. Бул жерден көрүнүп тургандай, iD-vDS мааниси боюнча ар бир ийри болжол менен жалпак болуп Figure 16 менен ийри vDS>Vp.

Жылы Figure 17, биз которуу өзгөчөлүктөрүн көрсөтүп, iD-vDS учун үчүн мүнөздөмөлөрү n-channel Дыши. Биз жалпы менен амал iD огу бири-биринен алуу үчүн кантип көрсөткөн. которуунун өзгөчөлүктөрү узартуу алууга болот iD-vDS 17-сүрөттө үзүндүлөр менен көрсөтүлгөндөй ийри сызыктар, каныккандык регионунда өткөрүү мүнөздөмөсүн аныктоонун эң пайдалуу ыкмасы төмөнкүдөй байланышта (Шокли теңдемеси):


(16)

Ошондуктан, биз гана билебиз керек IDSS жана Vp бүт мүнөздөмөсүн аныктоо үчүн. Өндүрүүчүлөрдүн маалымат баракчалары көбүнчө ушул эки параметрди берет, ошондуктан өткөрүп берүү мүнөздөмөсүн курууга болот. Vp өндүрүүчүнүн техникалык баракчасында төмөнкүдөй көрсөтүлгөн VМБК (OFF). Белгилей кетчү нерсе, iD каныктырат, (б.а., туруктуу болуп калат) vDS канал өчүрүү чымчым үчүн зарыл болгон чыңалуу түздү. Бул үчүн эсептөөлөр катары мүнөздөлүшү мүмкүн vDS, отурду үчүн ар бир ийри, төмөнкүдөй:


(17)

As vGS көп терс болуп, чымчып-капкак төмөнкү наркы боюнча пайда vDS жана каныктыруу учурдагы аз болуп калат. Сызыктуу иштетүү үчүн пайдалуу аймак чымчып чыгаруу жогору жана бөлүштүрүү кубатуулуктагы төмөн. Бул аймакта, iD каныккан жана анын мааниси көз каранды vGS, Тендештир (16) жараша өткөрүп берүү мүнөздүү.

Figure 17 - Дыши которуу мүнөздөмөлөрү ийри

өткөрүп берүү жана iD-vDS Figure 17 көрсөтүлгөн Дыши үчүн мүнөздүү ийри, бир Митико үчүн тиешелүү ийри айырмаланат. Митико буйру катары бир калыпта базалык тогу менен бирдей кадам үчүн боштук көрсөтүлүшү мүмкүн, анткени ортосундагы сызыктуу мамилелердин iC жана iB. дарбаза агымдар нөлгө барабар, анткени Дыши жана MOSFET базалык агымга эч кандай учурдагы окшош ээ. Ошондуктан, биз ийри-бүлөсүн көрсөтүүгө аргасыз болушат iD vs. vDSЖана мамилелерге абдан сызыктуу эмес болуп саналат.

Экинчи айырмачылык мүнөздүү ийри Охмик облусунда көлөмү жана түзүлүшү менен байланыштуу. BJTs колдонуу кетсек, биз сызыктуу эмес иш алыс маанисинин төмөнкү 5% качуу менен vCE (Б.а., каныктыруу областы). Биз Дыши үчүн Охмик облусунун туурасы дарбазанын-а-булагы кубатуулуктагы бир милдети экенин көрөбүз. Охмик аймак тизе өчүрүү шалактап, жакын пайда болгонго чейин эле сызыктуу эмес. Бул аймак деп аталат Охмик аймак жүрмө Бул аймакта колдонулат, анткени, ал бир Охмик каршылыктын өткүрлүк наркы наркы боюнча аныкталат vGS. Дарбазадан булакка чейинки чыңалуунун көлөмү төмөндөгөндө, омикалык аймактын туурасы өсөт. Ошондой эле 17-сүрөттөн белгилегендей, бузулуу чыңалуусу дарбазадан булакка чейинки чыңалуунун функциясы. Чындыгында, сызыктуу сигналдык күчөтүүнү алуу үчүн, биз бул ийри сызыктардын салыштырмалуу кичинекей гана сегментин колдонушубуз керек - сызыктуу иштөө аянты активдүү аймакта.

As vDS нөлгө чейин көбөйөт, бир үзүлүшүн чекити, ар бир толкундарынын пайда агымдын учурдагы көбөйөт өтө аз болгон ашкан vDS көбөйтүүнү улантууда. суу-а-булагы кубатуулуктагы бул наркы боюнча эсепке алынган, чымчып-өчүк болот. Чымчып чен-капкак баалуулуктар Figure 17-жылы белгиленген жана активдүү аймагынан Охмик аймакты бөлүп ойрон болуу менен байланышкан. катары vDS Чымчып чыгаруу ары өсүп жатат, бир чекит түгөнүшүнүн ортосунда чыңалуу жерде жеткен жана булагы ушунчалык көп болот көчкү бузулушу пайда болот. (Бул көрүнүш да BJTs жана диоддордун кездешет). бөлүштүрүү учурда, iD кескин жогорулайт бир аз өсүшү менен vDS. Бул кыйроо дарбазасын-канал кесилишинде узактыгы аягында пайда болот. Демек, дренаждык дарбазасын чыңалуу, vDG, Breakdown Voltage ашып (BVборундуки үчүн pn кесилиш) кар көчкү түшүп, [пайда үчүн vGS = 0 V]. Бул жерде, iD-vDS Figure 17 укук бөлүгүндө көрсөтүлгөн өзгөчө түрүндөгү мүнөздүү көрсөткөн.

Чымчып чен-капкак кубатуулуктагы жана көчкү бөлүштүрүп ортосундагы аймак деп аталат активдүү областы, күчөткүч иштеп району, толтура аймакже чымчым-өчүрүү аймакты. Охмик аймак (чымчып чыгаруу чейин), адатта, деп аталат triode районуБирок, кээде деп аталат чыңалуу көзөмөлдөгөн аймак. Дыши өзгөрмө каршылыктын каалаган учурда Охмик регионунун жана которуштуруп арыздарды иштеп жатат.

бөлүштүрүү чыңалуу бир милдети болуп саналат vGS ошондой эле VDS. дарбазанын жана булагы ортосундагы түзүмтүү баллга жогорулаган сайын (көп терс n-channel жана жакшы p-channel), бөлүштүрүү электр кыскарышы (Figure 17 карагыла). менен vGS = Vp, Агымдын учурдагы нөл саналат (бир аз Leakage Current кошпогондо), жана vGS = 0, агымдын учурдагы бир наркы боюнча жайылууда


(18)

IDSS болуп саналат толтура суу-а-булагы учурдагы.

Чымчып салуу жана бөлүштүрүп ортосунда, агымдын учурдагы каныккан жана милдети деп байкаларлык өзгөртүү эмес, vDS. Дыши чымчып-капкак иштеп ойду өтөт, наркын кийин iD мүнөздүү ийри же эсептөөлөр алууга болот


(19)

Бул эсептөөлөр боюнча так версия (мүнөздүү ийри аз боорун эске алуу менен) төмөнкүчө чагылдырууга болот:


(20)

λ окшош λ MOSFETs жана 1 үчүн /VA BJTs үчүн. бери λ кичинекей, биз ойлойбуз  . Бул эсептөөлөр экинчи ойноорун жетишсиздик жана манасчылар аркылуу жана чоң сигнал талдоо үчүн болжолдуу аркылуу актайт.

толтура суу-а-булагы учурдагы, IDSS, Температура бир милдети болуп саналат. температуранын таасири менен Vp чоң эмес. Бирок, IDSS температуранын жогорулашы менен төмөндөйт, бир 25 үчүн көп 100% болуу төмөндөөo температуранын жогорулашы. Ал тургай, көп айырмачылыктар пайда Vp жана IDSS Себеби өндүрүш жүрүшүндө аз айырмачылыктары бар. Бул эң жогорку кайда 2N3822 Тиркеменин көрүү менен көрүүгө болот IDSS 10 мА жана минималдуу 2 мА болуп саналат.

Бул бөлүмдө агымдар жана тирешүүлөрдүн бир келтирилди n-channel Дыши. А баалуулуктар p-channel Дыши үчүн берген арткы болуп саналат n-channel.

3.3 Дыши Small-сигнал АК модели

А Дыши майда-сигнал модель MOSFET үчүн пайдаланылган ошол эле тартипте алынган болот. модель тендештир (20) менен мамилесине негизделген. гана карап, анда ac тирешүүлөрдүн жана суу агымдарынын компоненти болуп, биз


(21)

Тендештир менен параметрлер (21) жарым-жартылай туунду тарабынан берилет,


(22)

натыйжасында модель Figure 18 көрсөтүлгөн. Эскертүү модель баалуулуктарын башка, мурда алынган MOSFET моделине окшош деп gm жана ro ар нерсени колдонуу менен эсептелет. Чынында бисмиллах окшош болсо, Vp алмаштырылып жатат VT.

Figure 18 - JFET чакан сигналдык токтун модели

бир Дыши күчөткүч иштеп чыгуу үчүн, С-пункту dc катасын учурдагы да сунушталган, же транзистордон үчүн чымчып-өчүрүү режимин кекирейген райондук талдоонун жардамы менен аныктоого болот. The dc С-пунктка катасын учурдагы 30% жана 70% ортосунда болушу керек IDSS. Бул өзгөчөлүгү ийри сызыктуу көпчүлүк аймагында С-ойду жеткирет.

ортосундагы мамиле iD жана vGS бир бирдиксиз полёта боюнча гана ж³рг³з³л¼т болот (башкача айтканда, бир чокунун ийри) Figure 20 көрсөтүлгөн.

Бул кыска тик огу болуп саналат iD/IDSS жана горизонталдуу ок болуп саналат vGS/Vp. сызыгын жантаюу болуп саналат gm.

Тынчтык маанисин сызыктуу иштеп жаткан аймактын борборуна жакын жайгаштыруунун акылга сыярлык процедурасы - тандоо жана. 6.20-сүрөттөн белгилегендей, бул ийри сызыктын ортоңку чекитине жакын. Андан кийин, биз тандайбыз. Бул үчүн кеңири спектрин берет vds Ошол бир ууч-өчүрүү режимде Transistor керек.

Figure 20 -iD/IDSS каршы vGS/Vp

Биз С-пунктунда тендештир колдонуп Figure 20 ийри капталында же тарабынан (22) боюнча transconductance таба аласыз. Бул жол-жобосун колдонуу, анда transconductance параметр менен берилет,


(23)

Бул баалуу экенин унутпа gm ойго көз каранды ID бир жарым белгиленет IDSS жана VGS . 0.3Vp. Бул баалуулуктар, адатта, Дыши үчүн ООООО баалуулуктарын орнотуу үчүн жакшы башталганын билдирет.