Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Высокий входной импеданс, высокие рабочие напряжения (у дискрет ных приборов) и невосприимчивость к изменениям температуры и к ио низирующим излучениям — все эти качества делают полевые транзисто' ры широко применяемыми универсальными и популярными в цифровых В р ° 2ф и аналоговых схемах. При производстве ИС полевые транзисторы занимают площадь в десять раз меньше, чем биполярные, и формируются за меньшее число этапов. Полевые транзисторы также можно применять в качестве нагрузок, резисторов и конденсаторов.
Часто ИС на МОП делаются полностью на МОП, все резисторы и конденсаторы заменяются подходящими МОП-структурами. Не удивительно, что МОП-транзисторы — наиболее широко применяемые структуры в цифровых схемах, чем любой другой одиночный прибор. Дополнительная литература по теме 1. НлвЬЫ М.
Н. М1сгое1ес4гошс С1гсшав: Апа1уе?з апс1 Пез18п, РЖБ РцЬ- 1?еЬш8 Сошрзпу (1999). 2. ЛасоЬ М1Ппиш апд СЬг1вгоз С. Най1ав, 1п1ейга1еб Е1есФгошсз, Мс6гатчН111 1п$егпаФюпа1 ЕсИюц. 3. ТЬеог1оге Р. Во8аг1, Е1ес$гошс Печ1сеа апг1 С1гспиз, Пшчегза1 Воок 84а11, г?е~ч Ве1Ь1, 1988 1ог181па1 рпЫ1са$юп: Ве11 3г Ночге11 Сошрапу (1986)). Вопросы Какая структура у полевого транзистора с р.п-переходом? Как он работает? Какие типы есть у полевых транзисторов с р-и-переходом? 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5. Расскажите про отсечку в нолевом транзисторе.
Как экспериментально определить величину напряжение отсечки? Что представляет в полевом транзисторе с р-п-переходом ток Хпяя? Его значение? 9.6 9.7 Нарисуйте стоковыехарактеристикиполевоготранзистораср.п-переходом. Почему полевой транзистор с р-ппереходом и-типа не работает с положительным напряжением затвора? 9 8. Что такое омическая область? 9.9. Что такое область насыщения? 9 10.
Чем МОП-транзистор отличается от полевого транзистора с р-и-переходом? 9 11. Какие типы бывают у МОП-транзисторов? 9 12. Структура и принцип работы обедненного МОП-транзистора. 9 13. Структура и принцип работы обогащенного МОП-транзистора. 9 14. Как обедненный МОП-транзистор можно испольэовать в качестве обогащенного? Глава 9. Полевые трвизистпоры 9.15. Что такое обращенный слой? 9.16. Как образовывается канал в обогащенном МОП-транзисторе? 9.17. Почему характеристики п-МОП-транзистора лучше, чем у р.МОП-транзистора? 9.18. Нарисуйте передаточные характеристики п-МОП- и р-МОП-транзистора. Какие параметры транзистора можно получить из этих граФиков? 9.19.
Что такое пороговое напряжение ттт? Его значение? 9.20. Какими способами снижается пороговое напряжение Ът? 9.21. Можно ли в МОП-транзисторах менять местами сток и исток? 9.22. Сравните между собой параметры полевых и биполярных транзисторов? 9.23. Как МОП-транзистор использовать в качестве нагрузки? Задачи (пттт У и-канального полевого транзистора с р-п-переходом напряжение отсечки — 4 В и 1рал = 12 мА. а) Чему равно напряжение Ъре<„т) при Гр = 3 мА? б) Какое напряжение 1рл в области отсечки вызовет ток стока 3 мА? Оптветпт а) ртов<„тт = 2 В, б) Ъсв = -2 В. У п-МОП-транзистора К = 15 мкА/Вз и 1тт = 2 В.
Используя как линейные выражения, так и выражения для тока стока, найти ток стока на краю насьпцения при 1 рл = 4 В. Отпвептт 1о<, тт = 60 мкА, то<„„в„т = 60 мкА. ГЛАВА 1О СХЕМЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Рассмотрев физические принципы и процессы, относящиеся к работе полевых транзисторов с р-и-переходом и МОП-транзисторов, посмотрим, как они применяются в различных схемах. Полевые транзисторы, так же как и биполярные, требуют подходящее смещение. Соответственно, колебания переменного тока происходят при токе и напряжении рабочей точки. В этой главе анализ различных способов смещения будет проведен на примере схем усилителей с использованием соответствующих моделей транзистора.
Также будет продемонстрировано применение полевых транзисторов в качестве резисторов, конденсаторов и цифровых ключей и т. п. Тены, рассмотренные в этой главе: способы смещения полевых транзисторов с р переходом и МОП-транзисторов; стоковые и передаточные характеристики; малосигнальные параметры и эквивалентные схемы (модели); анализ усилителей; МОП-транзисторы в качестве резисторов и конденсаторов; пример КМОП-схемы с активной нагрузкой и другие схемы. ! О.1.
Смещение полевых транзисторов Параметры транзистора, такие как ток насыщения 1пяя, напряжение отсечки Ъ'р, крутизна характеристики прямой передачи д,в, могут варьиРовать в широких пределах у полевых транзисторов даже одного типа. П схеме с фиксированным смещением изменения параметров могут сместить рабочую точку, и схема может оказаться в неработоспособном состоянии или работать неудовлетворительно. По этой причине схемы с фиксированным смещением почти не применяются. Схемы с фиксированным смещением показаны на рис. 10.1. ~~~262 Глава 10.
Схемы на нолевых транзисторах Обратите внимание, что эти схемы требуют двух источников питания, одного для смещения цепи затвор — исток, другого для смещения цепи сток — исток, что во многих схемах неудобно. Для смещения полевых транзисторов часто применяется автоматическое смещение. В качестве усилителя полевой транзистор с р-п-переходом чаще всего используется в схеме с общим истоком.
На рис. 10.2 приведена схема автоматического смещения. +рос я) +ион Рис. 10.1. Схемы с фиксированным смеще- нием: а) — и-канал; б) — р-канал Рис. 10.2. Схема автоматического смещения Ток стока 1п течет через резисторы Вп и Вс и вызывает напряжение сток — исток Ъпю Просуммируем напряжения выходной цепи (применим закон Кирхгоффа): Ъгпп = Рпл+ Хп(Вп+ Вб) или цгпб = Рпп — Хп(Вп+ Вб). (10.1) Для цепи затвор — исток закон Кирхгоффа дает: Ъпб + ХпВс — ХпВп = О.
р-и-переход полевого транзистора смещается обратно, следовательно, ток затвора пренебрежимо мал Хп — О, тогда это уравнение примет вид: (10.2) Таким образом, падение напряжения на резисторе Вс обеспечивает сме. щение )ою Схема на рис. 10.2 известна как автоматическое смещение, так как для затвора не требуется отдельного источника питания. Автоматическое смещение также стабилизирует рабочую точку при изменении параметров полевого транзистора с р-и-переходом. Представим, что ток стока Хп увеличился (например, при замене транзистора на дРУгой, с большим дт), тогда падение напРЯжениЯ на Вс также Увеличится.
В результате, более отрицательное напряжение 1/Пб (уравне. ние (10.2)) ограничит рост тока стока и вернет его к первоначальномУ значению тока покоя. 10.1. с . р . р 263)) Вывод затвора с нулевым током (Хр = О) действует как датчик напряжения, поэтому сопротивление резистора Вр обычно выбирается высоким (50 кОм, 100 кОм). Ток покоя стока 1рд и входное напряжение покоя 3'аз~ в рабочей точке Я можно оценить следующим образом. Уравнение (10.2) можно преобразовать следующим образом: +рос в, Рис.
10.3. Точка пересечения ли- нии смеоиния с графиком прямой передачи дает рабочую точку Я Рис. 10.4. Схема автома- тического смецения с де- лителем напряжения Для упрощения проектирования схем смещения рекомендуются следующие практические правила выбора подходящих значений 1рд и Уалд: 1рд = 2 (10.4) ррлд = —. ррр 3 (10.5) Более широкий выбор вариантов при конструировании схем дает изображенная на рис.
10.4 схема автоматического смещения с делителем напряжения. Его легко модифицировать выбором сопротивлений резистоРов, чтобы получить положительное или отрицательное напряжение затвора. Следовательно, зту схему можно применить для смещения п- или (10.3) Вя Это уравнение прямой линии, называемой линией смещения с наклоном 1/Вл. Ее можно наложить на график зависимости 1р от Ъ'ал, как это сделано на рис. 10.3. Пересечение линии смещения с графиком прямой передачи определяет рабочую точку и значения покоя 1рс1 и $'ря<~. Наклон линии смещения дает сопротивление резистора Вя. Напряжение сток— исток на рабочей точке брсд можно найти из формулы (10.1), подставив 1ро и другие параметры схемы.
( 264 Глава 10. Схемы на полевых транзисторах р-канальных полевых транзисторов с р-ппереходом и МОП-транзисто. ров. Можно преобразовать входную цепь схемы 10.4 в эквивалентный вид (рис. 10.5). Применение закона Кирхгоффа к цепи затвор — исток дает: Рб, + 10 В, — 1'о+ 7пВп = 0, (10.6) где Во В1~~В2 В1В2/(В1 + В2) (10.7) еЪ .В2 кпп/(В1 + В2) = аппп/(1 + В1/В2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
