Noplicināšanas tipa IGFETs

Topic : Partnership | Subject : Regulation | Uniform CPA Exam | Review in Audio (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Noplicināšanas tipa IGFETs

6. nodaļa - Izolēti vārti, lauka efekti, tranzistori


Izolēto vārtu lauka efektu tranzistori ir vienpolāri ierīces, tāpat kā JFETs: tas ir, kontrolējamajai strāvai nav jāpārvar PN savienojums. Transistora iekšpusē ir PN krustojums, bet tā vienīgais mērķis ir nodrošināt to, ka netiek veikta noplūdes zona, ko izmanto, lai ierobežotu strāvu caur kanālu.

Šeit ir diagramma N-kanāla IGFET no "noplūdes" tipa:

Ievērojiet, kā avota un iztukšošanas vads savienojas ar abiem N kanāla galiem un kā vārtu vads piestiprina pie metāla plāksnes, kas no kanāla atdalīta ar plānu izolācijas barjeru. Šo barjeru dažreiz izgatavo no silīcija dioksīda (smiltīs atrastais primārais ķīmiskais savienojums), kas ir ļoti labs izolators. Sakarā ar šo M etal (vārti) - O xide (barjera) - S elektropadeves (kanāla) konstrukcija, IGFET dažkārt tiek dēvēta par MOSFET. Tomēr ir arī citi IGFET konstrukcijas veidi, un tādēļ šī vispārējā tranzistoru klase ir labāks deskriptors "IGFET".

Piezīme arī, kā ir četri savienojumi ar IGFET. Praksē substrāta svins ir tieši savienots ar avota avotu, lai padarītu abus elektriskus. Parasti šis pieslēgums tiek veikts iekšēji IGFET, novēršot atsevišķu substrāta savienojumu, iegūstot trīs gala ierīci ar nedaudz atšķirīgu shematisko simbolu:

Ar avotu un substrātu, kas ir viens pret otru, IGFET N un P slāņi beigās ir tieši savienoti viens ar otru caur ārējo vadu. Šis pieslēgums novērš jebkāda sprieguma iespaidu pāri PN savienojumam. Rezultātā starp abiem materiāliem ir izsīkšanas reģions, taču to nekad nevar paplašināt vai sabrukt. JFET operācija ir balstīta uz PN savienojuma izplešanās reģiona paplašināšanos, bet šeit, IGFET, kas nevar notikt, tāpēc IGFET darbībai ir jābūt balstītai uz atšķirīgu efektu.

Patiesībā tas ir tādēļ, ka tad, kad tiek kontrolēts spriegums starp vārtiem un avotu, kanāla vadītspēja tiek mainīta, jo iztukšošanas apgabals virzās tuvāk vai tālāk no vārtiem. Citiem vārdiem sakot, kanāla efektīvais platums mainās tāpat kā JFET, taču šī kanāla platuma maiņa ir saistīta ar iztvaikošanas reģiona pārvietojumu, nevis no izplešanās reģiona paplašināšanos .

N-kanāla IGFET vadīklas spriegumam, kas pozitīvi (+) pieskrūvē vārtiem un negatīvs (-) pie avota, atslēdzas PN savienojuma izplešanās reģions, paplašinot N tipa kanālu un palielinot vadītspēju:

Kontrolējošā sprieguma polaritātes apgriešanai ir pretējs efekts, piesaistot izsīkšanas reģionu un sašaurinot kanālu, tādējādi samazinot kanāla vadītspēju:

Izolētie vārti ļauj kontrolēt jebkādas polaritātes spriegumus, neradot šķēršļu priekšu nobīdi, kā tas bija saistīts ar JFET. Šis IGFET veids, lai gan to sauc par "izsmelšanas tipa", faktiski ir spējīgs, vai kanāls ir vai nu noplicināts (kanāls sašaurināts) vai uzlabots (kanāls ir paplašināts). Ieejas sprieguma polaritāte nosaka, kādā veidā kanāls tiks ietekmēts.

Izpratne par to, kura polaritāte ietekmē, nav tik grūti, kā šķiet. Galvenais ir apsvērt pusvadītāju dopinga veidu, ko izmanto kanālā (N-kanāls vai P-kanāls "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/03182.png">

Pareizas neobjektivitātes polaritātes ilustrēšana ar standarta IGFET simboliem:

Ja starp vārtiem un avotu ir nulles spriegums, IGFET veiks strāvu no avota līdz kanalizācijai, bet ne tik daudz strāvas, kā tas būtu, ja to pastiprinātu pareizais vārsta spriegums. Tas nozīmē, ka tranzistora pasaulē pasaulē tiek iztērēts vai vienkārši D tipa IGFET. Bipolāri savienojuma tranzistori ir normālas izslēgšanas ierīces: bez bāzes strāvas, tie bloķē jebkuru strāvu, kas iet caur kolektoru. Junction lauka efektu tranzistori ir parasti ierīces: ar nulli piemērotu no ieejas līdz izejai spriegumu, tie nodrošina maksimālu drenāžas strāvu (patiesībā jūs varat piespiest JFET lielāku drenāžas strāvu, piemērojot ļoti mazu uz priekšu noviržu spriegumu starp vārtiem un bet to praksē nekad nevajadzētu izdarīt, lai radītu risku bojāt savu trauslo PN savienojumu). Tomēr D tipa IGFETs parasti ir puse no ierīces: bez sprieguma no ieejas līdz izejai, to vadīšanas līmenis ir kaut kur starp nošķelšanos un pilnas piesātinājuma. Tāpat tie pacieš jebkādas polaritātes pielietotos vārtu avota spriegumus, PN savienojums ir pasargāts no bojājumiem, kas radušies izolācijas barjeras dēļ, un jo īpaši tiešo savienojumu starp avotu un pamatni, kas novērš sprieguma starpību visā krustojumā.

Ironiski, D tipa IGFET vadīšanas uzvedība ir pārsteidzoši līdzīga triode / tetrodes / pentode šķirnes elektronu caurulei. Šīs ierīces bija strāvas regulatori ar strāvas padevi, kas arī ļāva strāvai caur tiem ar nulles kontroles spriegumu. Viena polaritāte (negatīvs režģis un katoda pozitīvs) samazinās vadītspēju caur cauruli, bet citas polaritātes spriegums (pozitīvs režģis un katoda negatīvs) palielinās vadītspēju. Man liekas ziņkārīgs, ka kāds no vēlāk izstrādātajiem tranzistoru dizainiem eksponē tādas pašas pirmās aktīvās (elektroniskās) ierīces pamatīpašības.

Dažas SPICE analīzes parādīs D tipa IGFET pašreizējo regulējošo uzvedību. Pirmkārt, pārbaude ar nulles ievades spriegumu (vārti, kas piesaistīti pie avota) un strāvas padeve svārstās no 0 līdz 50 voltiem. Diagrammā parādīts noteces strāva:

 n-kanāla igfet raksturlīkne m1 1 0 0 0 mod1 vammeter 2 1 dc 0 v1 2 0 .modelis mod1 nmos vto = -1. dc v1 0 50 2 .plots dc i (vammeter) .end 

Kā gaidīts jebkuram tranzistoram, kontrolētā strāva saglabā stabilu vērtību regulētā daudzumā dažādos barošanas spriegumos. Šajā gadījumā šis regulētais punkts ir 10 μA (1.000E-05). Tagad redzēsim, kas notiek, kad mēs pie vārtiem vēršam negatīvu spriegumu (atsaucoties uz avotu) un izlādējam barošanas avotu tajā pašā diapazonā no 0 līdz 50 voltiem:

 n-kanāla igfet raksturlīkne m1 1 3 0 0 mod1 vin 0 3 dc 0, 5 vammeter 2 1 dc 0 v1 2 0 modulis mod1 nmos vto = -1. dc v1 0 50 2 .plots dc i (vammeter) .end 

Nav pārsteidzoši, ka drenāžas strāva tagad tiek regulēta ar zemāku vērtību 2, 5 μA (lejup no 10 μA ar nulles ievades spriegumu). Tagad pielietojiet citas polaritātes ieejas spriegumu, lai uzlabotu IGFET:

 n-channel igfet raksturlīkne m1 1 3 0 0 mod1 vīns 3 0 dc 0, 5 vammeter 2 1 dc 0 v1 2 0 modulis mod1 nmos vto = -1. dc v1 0 50 2 .plots dc i (vammeter) .end 

Ar tranzistoru, ko pastiprina nelielais vadības spriegums, tagad izlādes strāva palielinās par 22, 5 μA (2.250E-05). No šiem trim sprieguma un strāvas skaitļu komplektiem ir jāsaprot, ka drenāžas strāvas attiecība pret vārtu avota spriegumu ir nelineāra tāpat kā ar JFET. Ar 1/2 voltu noārdoša sprieguma, noteces strāva ir 2, 5 μA; ar 0 voltu ieeju iztukšošanas strāva pāriet līdz 10 μA; un ar 1/2 voltu pastiprināšanas spriegumu, strāva ir 22, 5 μA. Lai iegūtu labāku izpratni par šo nelinearitāti, mēs varam izmantot SPICE, lai uzzīmētu drenāžas strāvu vairākās ieejas sprieguma vērtībās, slaucot no negatīvas (noārdošas) skaitļa uz pozitīvu (uzlabojošu) skaitli, saglabājot barošanas spriegumu V 1 pie konstanta vērtības:

 n-kanāls igfet m1 1 3 0 0 mod1 vin 3 0 vammeter 2 1 dc 0 v1 2 0 dc 24 modeli mod1 nmos vto = -1. dc vin -1 1 0.1 .plot dc i (vammeter) .end 

Tāpat kā tas bija ar JFET, šī IGFET neatņemamā nelinearitāte var radīt pastiprinātāja ķēdes izkropļojumus, jo ieejas signāls netiek reproducēts ar 100 procentiem precizitāti pie izejas. Tāpat ievērojiet, ka vārtu avota spriegums aptuveni 1 voltā izplešanās virzienā spēj nofiksēt kanālu tā, lai praktiski nav iztukšošanas strāvas. D tipa IGFETs, piemēram, JFETs, ir noteiktas sprieguma reizinājums. Šis reitings mainās atkarībā no precīza tranzistora unikāla, un tas var nebūt tāds pats kā mūsu simulācijā šeit.

IGFET raksturlīkņu komplekta izvietojums, mēs redzam modeli, kas nav pretrunā ar JFET modeli:

  • PĀRSKATS: