3. Kavkazli yarim himoyachi ta'sirli tranzistor (JFET)

Kavkazli yarim himoyachi ta'sirli transistorlar (JFET)

MOSFET bir-biriga ta'sir o'tkazish tranzistorlari (JFET) orqali bir qator afzalliklarga ega. Ayniqsa, MOSFET ning kirish qarshiligi JFETdan yuqori. Shuning uchun, MOSFET ko'p dastur uchun JFET foydasiga tanlangan. Shunga qaramay, JFET hali ham analog ilovalar uchun cheklangan hollarda ishlatiladi.

Biz MOSFETni takomillashtirish uchun kanal o'tkazish uchun nol bo'lmagan eshik kuchlanishini talab qildik. Ushbu qo'llaniladigan eshik kuchlanishsiz manba va drenaj o'rtasida ko'pchilik bo'lmagan tashuvchida oqim yo'q. Bunga javoban, JFET mavjud bo'lgan kanalda ko'pchilik tashuvchilik oqimini ikkita ohmik aloqalar o'rtasida o'tkazilishini nazorat qiladi. Buni qurilmaning ekvivalent quvvatini o'zgartirish orqali amalga oshiradi.

Garchi biz JFET-larga MOSFET-lar uchun ilgari olingan natijalarni ishlatmasdan murojaat qilsak ham, biz ikkita turdagi qurilmalarning ishlashida juda ko'p o'xshashliklarni ko'rmoqdamiz. Ushbu o'xshashliklar 6-bo'limda umumlashtirilgan: "MOSFET va JFETni taqqoslash".

JFETning jismoniy tuzilishi uchun sxematik shakl 13da ko'rsatilgan. BJT kabi JFET uchta terminal qurilmasi. Bu asosda bitta pn BJTda ikkita emas, balki ikkita eshik orasidagi aloqa (garchi ikkitasi bo'lsa ham) pn Shakllar 13da ko'rsatilgan ulanishlar ular eshik terminallarini bir-biriga ulash orqali parallel ravishda ulangan. Shunday qilib, ular bir birlashma sifatida ko'rilishi mumkin).

The nShakllar 14 (a) da ko'rsatilgan JFET-kanalli radiokanalning liniyasi yordamida quriladi nIkkita tipdagi material phar bir tomondan bittadan yasalgan tolali materiallar. The pJFET-kanalining bir qismi bor pIkkita tipdagi material nShakl 13 (b) da ko'rsatilgandek, Ip-tipli materiallar Ipga tarqaladi. Shakl 13 da elektron simvollarini ko'rsatadi.

JFET faoliyatini o'rganish uchun keling, bog'lanaylik nJ-FANni tashqi elektronga, shakl 14 (a) da ko'rsatilgandek. Musbat quvvat manbai, V_DD, drenajga qo'llaniladi (bu V_CC BJT uchun besleme zo'riqishida) va manba keng tarqalgan (tuproq) biriktiriladi. Bir eshik ta'minot zo'riqishida, V_GG, darvoza uchun qo'llaniladi (bu shunga o'xshash V_BB BJT uchun).

Shakl 13 - JFETning jismoniy tarkibi

V_DD drenaj manbai kuchlanishini ta'minlaydi, v_DS, bu drenaj oqimiga olib keladi, i_D, drenajdan manbaga o'tish uchun. Darvoza manbai qarama-qarshisida teskari tomonlama bo'lganligi sababli, nol eshik oqimi natijalari. Drenaj oqimi, i_D, manba oqimiga teng bo'lgan, bilan o'rab olingan kanalda mavjud p- tipidagi eshik. Darvozaga manba kuchlanish, v_GStengdir, bu tenglamani hosil qiladi teshilish hududi Kanalning kengligini pasaytiradi. Bu, o'z navbatida, drenaj va manba o'rtasidagi qarshilikni oshiradi.

14-rasm - tashqi konturga ulangan n-kanalli JFET

Biz bilan JFET operatsiyasini ko'rib chiqamiz v_GS = 0, shakl 14 (b) da ko'rsatilgandek. Drenaj oqimi, i_Dorqali nKanalni kanaldan manbaga o'tkazish kanal bo'ylab voltajning pasayishiga olib keladi, bu esa drenaj-darvoza majmuasida yuqori potentsialga ega. Drenaj darvozasi yo'lidagi bu ijobiy kuchlanish teskari tomonga o'zgaradi pn 14 (b) shaklidagi qorong'i soyali maydon tomonidan ko'rsatilgandek, birlashma va ekspluatatsiya hududini hosil qiladi. Biz ortib borganimizda v_DS, drenaj oqimi, i_D, shuningdek, shakl 15 da ko'rsatilganidek, ortadi.

Ushbu operatsiyani bajarish katta miqyosda kamayib ketishiga va drenaj va manba o'rtasida ortgan kanal qarshiligiga olib keladi. As v_DS qo'shimcha ravishda ko'payib boradi, bunda bo'shatish hududi butun kanalni drenaj qirg'og'ida kesadi va drenaj oqimi uning to'yingan nuqtasiga etib boradi. Biz ortib boramiz v_DS Ushbu nuqtadan tashqarida, i_D nisbatan barqaror bo'lib qolmoqda. To'yingan drenaj oqimining qiymati V_GS = 0 muhim parametrdir. Bu shunday drenaj manbai doygunligi oqimi, I_DSS. Biz uni topdik KV_T² MOSFET ishdan chiqish rejimi uchun. Shakl 15 dan ko'rinib turibdiki, ortib bormoqda v_DS ushbu kanaldan tashqarida qisqartirish nuqta (-V_P, I_DSS) juda kichik o'sishiga olib keladi i_D, va i_D-v_DS xarakterli egri deyarli tekislanadi (ya'ni, i_D nisbatan barqaror bo'lib qoladi v_DS yanada kengaydi). Esingizda bo'lsin V_T (hozir tayinlangan V_P) uchun salbiy n-channel qurilmasi. Chiqib ketish nuqtasi orqasida ishlash (to'yinganlik hududida) drenaj kuchlanishi, V_DS, katta -V_P (Qarang: shakl 15). Masalan, aytaylik V_P = -4V, shuning uchun drenaj kuchlanishi, v_DS, JFET'in to'yingan (normal faoliyat) mintaqada qolishi uchun - (- 4V) dan katta yoki teng bo'lishi kerak.

Ushbu ta'rif JFETning ishdan chiqish qurilmasi ekanligidan dalolat beradi. Biz uning xususiyatlari MOSFETsning yo'qolishi bilan o'xshash bo'lishini kutamiz. Shu bilan birga, muhim istisno mavjud: takomillashtirilgan rejimda (Mozefetning kamayishi) MOSFETni ishlatish mumkin bo'lsa-da (ijobiy v_GS Agar qurilma mavjud bo'lsa n-channel) bu JFET tipidagi qurilmada amaliy emas. Amalda, maksimal v_GS dan boshlab, taxminan 0.3V bilan cheklangan pn- bu kichik old kuchlanish bilan keskin ravishda kesiladi.

Shakl 15 - i_D ga qarshi v_DS uchun xarakterli n- kanal JFET (V_GS = 0V)

3.1 JFET darvoza tok kuchlanishining o'zgarishi

Oldingi bobda biz ishlab chiqdik i_D-v_DS xarakterli egri V_GS = 0. Ushbu bo'limda biz to'liq hisobga olamiz i_D-v_DS turli qiymatlar uchun xususiyatlar v_GS. BJT holatida, xarakterli egri (i_C-v_CE) bor i_B parametr sifatida. FET bu erda voltaj nazoratidagi qurilma v_GS nazorat qiladi. Shakl 16 i_D-v_DS har ikkala uchun xarakterli egri n-channel va p- kanal JFET.

Shakl 16-i_D-v_DS JFET uchun xarakterli egri

Sifatida oshiradi (v_GS a uchun ko'proq salbiy n-channel va undan ko'p ijobiy p-channel) ekspiratsiya hududi hosil bo'ladi va pinch-off past qiymatlari uchun erishiladi i_D. Shuning uchun nShakl 16 (a) ning kanal kanali JFET, maksimal i_D kamayadi I_DSS as v_GS salbiyroq bo'ladi. Agar v_GS (Bundan salbiy), qiymati ham kamayadi v_GS bundan keyin ham erishiladi i_D qiymatidan qat'i nazar, nol bo'ladi v_DS. Ushbu qiymat v_GS deyiladi V_{GS (OFF)}yoki qisqartirish voltaji (V_p). Qiymati V_p a uchun salbiy nJFET kanali va a p- kanal JFET. V_p bilan solishtirish mumkin V_T MOSFET ishdan chiqish rejimi uchun.

3.2 JFET hujumchisi xususiyatlari

O'tkazish xarakteristikasi drenaj oqimi uchastkasi bo'lib, i_D, manba kuchlanishining funksiyasi sifatida, v_DSbilan v_GS qattiq uzluksiz kuchlanish majmuasiga teng (v_GS = -3V, -2, -1V, 0 (A) shaklidagi 16V). Transfer xarakteristikasi deyarli qiymatdan mustaqil v_DS chunki JFET pinch-offga yetib borgach, i_D qiymatlari ortishi uchun nisbatan barqaror bo'lib qolmoqda v_DS. Buni quyidagicha ko'rish mumkin i_D-v_DS shakl 16 egri chiziqlari, bu erda har bir egri qiymatlari uchun taxminan tekis bo'ladi v_DS>V_p.

Shakl 17da biz transfer xususiyatlari va i_D-v_DS xususiyatlari n- kanal JFET. Biz ularni umumiy deb o'ylaymiz i_D bir-biridan qanday qilib olinishini ko'rsatish uchun o'qi. O'tkazish xususiyatlari quyidagilarning kengaytmasidan olinishi mumkin i_D-v_DS 17-rasmda kesilgan chiziqlar ko'rsatilgandek egri chiziqlar, to'yinganlik mintaqasida uzatish xarakteristikasini aniqlashning eng foydali usuli quyidagi munosabatlar bilan bog'liq (Shockley tenglamasi):

(16)

Shuning uchun biz faqat bilishimiz kerak I_DSS va V_p butun xarakteristikani aniqlash uchun. Ishlab chiqaruvchilarning ma'lumot varaqalari ko'pincha ushbu ikkita parametrni beradi, shuning uchun uzatish xarakteristikasini tuzish mumkin. V_p ishlab chiqaruvchining texnik varaqasida quyidagicha ko'rsatilgan V_{GS (OFF)}. Yozib oling i_D kabi to'ydiradi, (ya'ni doimiy bo'lib qoladi) v_DS kanalning siqilishi uchun zarur bo'lgan kuchlanishdan oshadi. Buning uchun tenglik sifatida ifodalanishi mumkin v_{DS, o'tirdi} uchun har bir Quyidagi kabi egri:

(17)

As v_GS yanada salbiy holga keladi, qisqartirish past qiymatlarda sodir bo'ladi v_DS va to'yingan oqim kichikroq bo'ladi. Lineer ishlov berish uchun foydali hudud qisqartirilgan va pastki voltajning ostida. Ushbu mintaqada, i_D to'yingan va uning qiymatiga bog'liq v_GS, Tenglama (16) ga yoki uzatish xususiyatiga ko'ra.

Shakl 17 - JFET klubi xususiyatlari egri

Transfer va i_D-v_DS Shakl 17da ko'rsatilgan JFET uchun xarakterli egri BJT uchun mos keladigan egri chiziqlardan farq qiladi. BJT egri chiziqlar orasidagi chiziqli munosabatlar sababli tok oqimida bir xil bosqichlar uchun bir xil intervalgacha sifatida ifodalanishi mumkin i_C va i_B. JFET va MOSFET oqim oqimiga o'xshash emas, chunki eshik oqimlari nolga teng. Shuning uchun, biz egri oilasini ko'rsatishga majburmiz i_D boshqalar v_DS, va munosabatlar juda doğrusaldır.

Ikkinchi farq, xarakterli egri sohasining ohmik mintaqasining o'lchamiga va shakliga bog'liq. Esda tutingki, BJT-lardan foydalanishda biz qiymatlarning pasti 5% dan qochib, chiziqli ishlamay qolamiz v_CE (Ya'ni to'yingan hudud). JFET uchun ohmik mintaqaning kengligi eshikdan manba voltajining funksiyasi ekanligini ko'rib turibmiz. Oksimon mintaqa tiz cho'kib ketgunga qadar ancha chiziqli bo'ladi. Ushbu mintaqa deyiladi ohmik mintaqa chunki tranzistorlar ushbu mintaqada qo'llanilganda, qiymati qiymatining qiymati bilan belgilanadigan ohmik rezistorga o'xshaydi. v_GS. Darvozadan manbaga kuchlanishning kattaligi pasayganda, ohmik mintaqaning kengligi oshadi. Shuningdek, biz 17-rasmdan eslaymizki, buzilish kuchlanishi eshikdan manbaga kuchlanishning funktsiyasi. Aslida, chiziqli signal kuchaytirilishini olish uchun biz ushbu egri chiziqlarning faqat nisbatan kichik segmentidan foydalanishimiz kerak - chiziqli ishlash maydoni faol mintaqada.

As v_DS noldan oshirilsa, drenaj oqimi juda kam miqdorda oshadigan har bir burchakka nuqta qo'yiladi v_DS o'sish davom etmoqda. Drenajga manba kuchlanishining bu qiymatida pinch-off paydo bo'ladi. Siqish-o'chirish qiymatlari shakl 17da belgilanadi va ohmik mintaqani faol mintaqadan ajratadigan chizilgan egri bilan bog'liq. As v_DS chuqurlikdan oshib boraveradi, drenaj va manba o'rtasidagi voltaj juda katta bo'lib, u erda nuqta bo'ladi ko'chki shikastlanishi paydo bo'ladi. (Bu hodisa diodlarda va BJTlarda ham paydo bo'ladi). Ajralish nuqtasida, i_D keskin o'sib bormoqda v_DS. Ushbu buzilish eshik kanalli kanalining drenaj uchida sodir bo'ladi. Shunday qilib, drenaj-eshik kuchlanishi, v_DG, Achchiq voltajini oshiradi (BV_GDS uchun pn birlashma), ko'chki [ v_GS = 0 V]. Shu nuqtada i_D-v_DS xarakterli shakl 17 ning o'ng qismida ko'rsatilgan o'ziga xos shakldan iborat.

Qattiq chuqurlik va ko'chki singan hudud o'rtasidagi mintaqaga deyiladi faol hudud, kuchaytirgich operatsion zonasi, to'yingan hududyoki qisqartirilgan mintaqa. Odatda ohmik mintaqa (pinch-offdan oldin) odatda deyiladi triod maydoni, lekin ba'zan bu deyiladi kuchlanishli hudud. JFET, o'zgaruvchan qarshilik so'ralganda va dasturlarni almashtirishda ham, ohmik mintaqada ishlaydi.

Buzilish voltaji - bu funksiya v_GS shuningdek, v_DS. Eshik va manba o'rtasidagi kuchlanishning kattaligi oshganligi sababli (ko'proq salbiy n-channel va undan ham ijobiy p- kanal), buzilish voltaji pasayadi (Qarang: shakl 17). Bilan v_GS = V_p, drenaj oqimi nolga (kichik oqim oqimi bundan mustasno) va v_GS = 0, drenaj oqimi qiymati bilan to'yingan,

(18)

I_DSS bo'ladi to'yingan manba oqimining oqimi.

Chiqib ketish va parchalanish o'rtasida drenaj oqimi to'yingan va funksiya sifatida sezilarli darajada o'zgarmaydi v_DS. JFET kichraytirishi bilan ishlaydigan nuqtadan o'tib, qiymati i_D xarakterli egri yoki tenglamadan olinishi mumkin

(19)

Ushbu tenglamaning aniq versiyasi (xarakterli egri chiziqlarning engil pog'onasini hisobga olgan holda) quyidagicha:

(20)

λ bu o'xshash λ MOSFET uchun va 1 /V_A BJT uchun. Chunki λ biz kichik deb hisoblaymiz . Bu tenglamada ikkinchi omilni chiqarib tashlash va o'lchash va katta signallarni tahlil qilish uchun taxminiylikni qo'llashni oqlaydi.

To'yingan manba oqimining oqimi, I_DSS, harorat funksiyasi. Haroratning ta'siri V_p katta emas. Biroq, I_DSS harorat oshgani sayin kamayadi, bu esa 25 uchun 100% ga teng^o haroratning ko'tarilishi. Hatto katta o'zgarishlar sodir bo'ladi V_p va I_DSS chunki ishlab chiqarish jarayonida kichik farqlar mavjud. Buni 2N3822 uchun qo'shimcha deb ko`rish mumkin I_DSS 10 mA va minimal esa 2 mA.

Ushbu bo'limdagi toklar va keskinliklar bir n- kanal JFET. A. Qiymatlari pJFET kanali uchun berilganlarning teskarisi n- kanal.

3.3 JFET kichik signalli model

JFET kichik signalli modeli MOSFET uchun ishlatiladigan usullardan so'ng olinishi mumkin. Model, Tenglama (20) munosabatlariga asoslangan. Agar biz faqatgina o'ylaylik ac kuchlanish va oqimlarning komponenti mavjud

(21)

Tenglama (21) parametrlari qisman teriblar,

(22)

Olingan model shakl 18da ko'rsatilgan. Shuni esda tutingki, bu model ilgari ishlab chiqarilgan MOSFET modeliga mos keladi g_m va r_o turli formulalar yordamida aniqlanadi. Aslida formulalar bir xil bo'lsa V_p uchun o'rnini egalladi V_T.

Shakl 18 - JFET kichik signalli AC modeli

JFET amplifikatini loyihalash uchun, Q-nuqtasi dc bias oqimi grafik jihatdan aniqlanishi mumkin yoki tranzistor uchun qisqartirish rejimini olgan elektron analizini qo'llash orqali amalga oshiriladi. The dc Q-nuqtasida yonish oqimi 30% va 70% oralig'ida bo'lishi kerak I_DSS. Bu Q-nuqtasini xarakterli egri chiziqli qismida topadi.

O'rtasidagi munosabatlar i_D va v_GS Shakl 20da ko'rsatilganidek, o'lchamsiz grafigacha (ya'ni normallashtirilgan egri) chizilgan bo'lishi mumkin.

Ushbu grafin vertikal o'qi i_D/I_DSS va gorizontal o'qi v_GS/V_p. Eğrinin eğimidir g_m.

Tinchlik qiymatini chiziqli operatsion mintaqaning markaziga yaqin joyda joylashtirishning oqilona tartibi - tanlash va. 6.20-rasmdan bu egri chiziqning o'rta nuqtasiga yaqin ekanligiga e'tibor bering. Keyin biz tanlaymiz. Bu uchun keng ko'lamli qiymatlarni beradi v_ds tranzistorni ushlab turish rejimida ushlab turadi.

Shakl 20 -i_D/I_DSS ga qarshi v_GS/V_p

Transkontaktansni Q nuqtasida yoki shakl 20 egri chizig'idan yoki Tenglama (22) yordamida topishimiz mumkin. Agar biz ushbu protseduradan foydalansak, transkontaktans parametri,

(23)

Unutmang, bu qiymat g_m bu taxminga bog'liq I_D yarmida belgilanadi I_DSS va V_GS . 0.3V_p. Ushbu qiymatlar odatda JFET uchun sekin qiymatlarni o'rnatish uchun yaxshi boshlanish nuqtasini ifodalaydi.

PREVIOUS - 2. Metall oksidi yarim Supero'tkazuvchi FET (MOSFET)

NEXT- 4. FET Amplifikat konfiguratsiyasi va taqsimlash