Karakteristike prijenosa

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





U tranzistorima se karakteristike prijenosa mogu razumjeti kao crtanje izlazne struje u odnosu na ulazno-upravljačku veličinu, što posljedično pokazuje izravan 'prijenos' varijabli s ulaza na izlaz u krivulji prikazanoj na grafikonu.

Znamo da su za bipolarni spojni tranzistor (BJT) izlazna struja kolektora IC i kontrolna ulazna osnovna struja IB povezani parametrom beta , za koju se pretpostavlja da je konstantna za analizu.



Pozivajući se na donju jednadžbu, nalazimo linearni odnos koji postoji između IC i IB. Ako IB učinimo 2x, tada se i IC proporcionalno udvostručuje.

linearni odnos koji postoji između IC i IB

Ali nažalost, ovaj prikladni linearni odnos možda neće biti ostvariv u JFET-ovima preko njihovih ulaznih i izlaznih veličina. Umjesto toga, odnos između odvodne struje ID i napona VGS-a definiran je s Shockleyeva jednadžba :



Shockleyeva jednadžba

Ovdje kvadratni izraz postaje odgovoran za nelinearni odgovor preko ID-a i VGS-a, što daje krivulju koja eksponencijalno raste kako se veličina VGS smanjuje.

Iako bi matematički pristup bilo lakše primijeniti za jednosmjernu analizu, grafički bi način mogao zahtijevati crtanje gornje jednadžbe.

To može predstaviti predmetni uređaj i crtanje mrežnih jednadžbi koje se odnose na identične varijable.

Rješenje pronalazimo promatrajući točku presjeka dviju krivulja.

Imajte na umu da kada koristite grafičku metodu, mreža na kojoj je uređaj implementiran neće utjecati na karakteristike uređaja.

Kako se presijecanje dviju krivulja mijenja, tako se mijenja i mrežna jednadžba, ali to nema utjecaja na krivulju prijenosa definiranu gornjom jednadžbom, 5.3.

Stoga općenito možemo reći da:

Mreža u kojoj je uređaj implementiran ne utječe na karakteristiku prijenosa definiranu Shockleyevom jednadžbom.

Krivulju prijenosa možemo dobiti pomoću Shockleyeve jednadžbe ili iz izlaznih karakteristika kako je prikazano na sl.5.10

Na donjoj slici možemo vidjeti dva grafikona. Okomita crta mjeri miliampere za dva grafa.

Dobivanje krivulje prijenosa iz MOSFET odvodnih karakteristika

Jedan grafikon prikazuje grafikon odvodne struje nasuprot napona VDS odvoda do izvora, drugi grafikon prikazuje odvodnu struju prema naponu odvoda do izvora ili ID prema VGS.

Pomoću karakteristika odvoda prikazanih na desnoj strani osi 'y', možemo povući vodoravnu crtu koja započinje u području zasićenja krivulje prikazane kao VGS = 0 V do osi prikazane kao ID.

Trenutna razina koja je tako postignuta za dva grafikona je IDSS.

Točka presjeka na krivulji ID nasuprot VGS bit će kako je dato u nastavku, jer je okomita os definirana kao VGS = 0 V

Imajte na umu da karakteristike odvoda pokazuju odnos između jedne veličine odvoda odvoda s drugom veličinom odvoda odvoda, pri čemu se dvije osi tumače varijablama u istom području MOSFET karakteristika.

Dakle, karakteristike prijenosa mogu se definirati kao grafički prikaz MOSFET odvodne struje nasuprot veličine ili signala koji djeluje kao ulazna kontrola.

To rezultira izravnim 'prijenosom' kroz ulazno / izlazne varijable, kada se koristi krivulja s lijeve strane slike 5.15. Da je to bila linearna veza, zaplet ID-a protiv VGS-a bio bi ravna crta preko IDSS-a i VP-a.

Međutim, to rezultira paraboličnom krivuljom zbog vertikalnog razmaka između VGS-a koji prelazi karakteristike odvoda, koji se u značajnoj mjeri smanjuje kako VGS postaje sve negativniji, na slici 5.15.

Ako usporedimo razmak između VGS = 0 V i VGS = -1V s razmakom između VS = -3 V i pinch-offom, vidjet ćemo da je razlika identična, iako je za vrijednost ID-a puno drugačija.

U mogućnosti smo identificirati još jednu točku na krivulji prijenosa crtanjem vodoravne crte od VGS = -1 V krivulje do osi ID-a i naknadnim proširivanjem na drugu os.

Primijetite da je VGS = - 1V na donjoj osi krivulje prijenosa kada je ID = 4,5 mA.

Također imajte na umu da se u definiciji ID pri VGS = 0 V i -1 V koriste razine zasićenja ID, dok se omsko područje zanemaruje.

Krećući se dalje, s VGS = -2 V i - 3V, u mogućnosti smo dovršiti grafikon krivulje prijenosa.

Kako primijeniti Shockleyevu jednadžbu

Krivulju prijenosa sa slike 5.15 također možete izravno postići primjenom Shockleyeve jednadžbe (jednadžba 5.3), pod uvjetom da su zadane vrijednosti IDSS i Vp.

Razine IDSS i VP definiraju ograničenja krivulje za dvije osi i zahtijeva samo crtanje nekoliko srednjih točaka.

Izvornost Shockleyeva jednadžba Eq. 5.3 kao izvor krivulje prijenosa sa slike 5.15 može se savršeno izraziti inspekcijom određenih razlikovnih razina određene varijable, a zatim identificiranjem odgovarajuće razine druge varijable, na sljedeći način:

Testiranje Shockleyja

To se podudara sa zapletom prikazanim na slici 5.15.

Promatrajte kako se pažljivo upravlja negativnim predznacima za VGS i VP u gornjim izračunima. Propuštanje čak i jednog negativnog predznaka moglo bi dovesti do potpuno pogrešnog rezultata.

Iz gornje rasprave prilično je jasno da ako imamo vrijednosti IDSS-a i VP-a (koje se mogu uputiti iz tablice podataka), možemo brzo odrediti vrijednost ID-a za bilo koju veličinu VGS-a.

S druge strane, putem standardne algebre možemo izvući jednadžbu (putem jednačine 5.3) za rezultirajuću razinu VGS-a za danu razinu ID-a.

Ovo se može izvesti vrlo jednostavno, da bi se dobilo:

Sada provjerimo gornju jednadžbu određivanjem razine VGS koja stvara odvodnu struju od 4,5 mA za MOSFET koji ima karakteristike koje odgovaraju slici 5.15.

Rezultat potvrđuje jednadžbu u skladu sa slikom 5.15.

Korištenjem Stenografske metode

Budući da moramo prilično često ucrtati krivulju prijenosa, moglo bi se naći prikladnim dobiti stenografsku tehniku ​​za crtanje krivulje. Poželjna metoda bila bi koja omogućava korisniku da brzo i učinkovito crta krivulju, bez ugrožavanja točnosti.

Jednadžba 5.3 koju smo gore naučili dizajnirana je tako da određene razine VGS proizvode razine ID-a koje se mogu pamtiti po korištenju kao točke crtanja tijekom crtanja krivulje prijenosa. Ako specificiramo VGS kao 1/2 vrijednosti odcjepljenja VP, rezultirajuća razina ID-a može se odrediti pomoću Shockleyeve jednadžbe na sljedeći način:

stenografska metoda crtanja krivulje prijenosa

Valja napomenuti da gornja jednadžba nije stvorena za određenu razinu VP. Jednadžba je opći oblik za sve razine VP-a sve dok je VGS = VP / 2. Rezultat jednadžbe sugerira da će odvodna struja uvijek biti 1/4 razine zasićenja IDSS sve dok napon od ulaza do izvora ima vrijednost koja je 50% manja od vrijednosti priklještenja.

Imajte na umu da je razina ID-a za VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V prema slici 5.15

Odabirom ID = IDSS / 2 i zamjenom u jednačinu 5.6 dobivamo sljedeće rezultate:

Iako se mogu uspostaviti daljnji brojevi točaka, dovoljna razina točnosti može se jednostavno postići crtanjem krivulje prijenosa koristeći samo 4 točke crtanja, kao što je gore navedeno i također u Tablici 5.1 dolje.

U većini slučajeva možemo upotrijebiti samo točku grafikona koristeći VGS = VP / 2, dok će presjeci osi na IDSS i VP dati krivulju dovoljno pouzdanu za veći dio analize.

VGS vs ID koristeći Shockleyevu jednadžbu


Prethodno: MOSFET-ovi - tip poboljšanja, tip osiromašenja Dalje: Razumijevanje postupka uključivanja MOSFET-a