intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình hình thành phân đoạn ứng dụng cấu tạo Mosfet với tín hiệu xoay chiều p3

Chia sẻ: Dsadf Fasfas | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST
Báo xấu
89
lượt xem 5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi áp một hiệu điện thế một chiều theo một chiều nhất định thì khi đến điện thế VBO, DIAC dẫn điện và khi áp hiệu thế theo chiều ngược lại thì đến trị số -VBO, DIAC cũng Về cấu tạo, DIAC giống như một SCR không có cực cổng hay đúng hơn là một transistor không có cực nền. Hình sau đây mô tả cấu tạo, ký hiệu và mạch tương đương của DIAC. Anod 1 Anod 1 Anod 1 Anod 1

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hình thành phân đoạn ứng dụng cấu tạo Mosfet với tín hiệu xoay chiều p3

  1. Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . * Mạch tương đương của FET với tín hiệu nhỏ: Người ta có thể coi FET như một tứ cực có dòng điện và điện thế ngõ vào là vgs và ig. Dòng điện và điện thế ngõ ra là vds và id id ig vds vgs Hình 39 Do dòng ig rất nhỏ nên FET có tổng trở ngõ vào là: v gs rπ = rất lớn ig Dòng thoát id là một hàm số theo vgs và vds. Với tín hiệu nhỏ (dòng điện và điện thế chỉ biến thiên quanh điểm điều hành), ta sẽ có: ∂iD v gs ∂iD vDS iD = + ∂vGS Q ∂vDS Q Người ta đặt: ∂i D ∂i 1 gm = =D và ∂v GS ro ∂v DS Q Q 1 1 i d = g m v gs + (coù theå ñaët = go ) Ta có: v ds ro ro vgs = rπ.ig Các phương trình này được diễn tả bằng giản đồ sau đây gọi là mạch tương đương id xoay chiều của FET. G D gmvgs r0 rπ vgs vds S Hình 40 Riêng đối với E-MOSFET, do tổng trở vào rπ rất lớn, nên trong mạch tương đương người ta có thể bỏ rπ Trang 116 Biên soạn: Trương Văn Tám
  2. .Giáo trình Linh Kiện Điện Tử id G D gmvgs r0 vgs vds S Hình 41 IX. ĐIỆN DẪN TRUYỀN (TRANSCONDUCTANCE) CỦA JFET VÀ DEMOSFET. Cũng tương tự như ở BJT, một cách tổng quát người ta định nghĩa điện dẫn truyền i d (t) của FET là tỉ số: g m = v gs ( t ) Điện dẫn truyền có thể được suy ra từ đặc tuyến truyền, đó chính là độ dốc của tiếp tuyến với đặc tuyến truyền tại điểm điều hành Q ID(mA) Độ dốc tại điểm ID = IDSS là gmo IDSS Độ dốc tại điểm Q là: i ∆I D dI = d(t ) gm = D = dVGS ∆VGS v gs ( t ) 2 ⎡ VGS ⎤ I D = I DSS ⎢1 − ⎥ ⎢ VGS( off ) ⎥ ⎣ ⎦ Q ∆ ID VGS (volt) VGS(off) ∆VGS Hình 42 Về mặt toán học, từ phương trình truyền: 2 ⎡ VGS ⎤ I D = I DSS ⎢1 − ⎥ ⎢ VGS( off ) ⎥ ⎣ ⎦ Trang 117 Biên soạn: Trương Văn Tám
  3. Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . 2 ⎡ VGS ⎤ dI D Ta suy ra: g m = = I DSS ⎢1 − ⎥ dVGS ⎢ VGS( off ) ⎥ ⎣ ⎦ ⎡ VGS ⎤ 2I DSS gm = − = ⎢1 − ⎥ VGS( off ) ⎢ VGS( off ) ⎥ ⎣ ⎦ Trị số của gm khi VGS = 0volt (tức khi ID=IDSS) được gọi là gmo. 2I g mo = − DSS Vậy: VGS( off ) ⎡ VGS ⎤ Từ đó ta thấy: g m = g mo ⎢1 − ⎥ ⎢ VGS( off ) ⎥ ⎣ ⎦ Trong đó: gm: là điện dẫn truyền của JFET hay DE-MOSFET với tín hiệu nhỏ gmo: là gm khi VGS= 0V VGS: Điện thế phân cực cổng - nguồn VGS(off): Điện thế phân cực cổng - nguồn làm JFET hay DE-MOSFET ngưng. 2 ⎡ VGS ⎤ ⎡ VGS ⎤ ID = ⎢1 − Ngoài ra từ công thức: I D = I DSS ⎢1 − ⎥ Ta suy ra: ⎥ I DSS ⎢ VGS( off ) ⎥ ⎢ VGS( off ) ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ID g m = g mo Vậy: I DSS Phương trình trên cho ta thấy sự liên hệ giữa điện dẫn truyền gm với dòng điện thoát ID tại điểm điều hành Q. gmo được xác định từ các thông số IDSS và VGS(off) do nhà sản xuất cung cấp. X. ĐIỆN DẪN TRUYỀN CỦA E-MOSFET. Do công thức tính dòng điện thoát ID theo VGS của E-MOSFET khác với JFET và DE-MOSFET nên điện dẫn truyền của nó cũng khác. Từ công thức truyền của E-MOSFET [ ] 2 I D = K VGS − VGS( th ) [[ ]] dI D d 2 Ta có: g m = = K VGS − VGS( th ) dVGS dVGS [ ] g m = 2K VGS − VGS( th ) ID Ngoài ra: VGS = + VGS( th ) K Thay vào trên ta được: g m = 2 KI D Trong đó: gm: là điện dẫn truyền của E-MOSFET cho tín hiệu nhỏ K: là hằng số với đơn vị Amp/volt2 ID: Dòng diện phân cực cực thoát D Trang 118 Biên soạn: Trương Văn Tám
  4. .Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Ta thấy gm tùy thuộc vào dòng điện thoát ID, nếu gọi gm1 là điện dẫn truyền của E- MOSFET ứng với dòng thoát ID1 và gm2 là điện dẫn truyền của E-MOSFET ứng với dòng thoát ID2 I D2 g m1 = 2 KI D1 và g m 2 = 2 KI D 2 nên: g m 2 = g m1 Ta có: I D1 ID(mA) IDmax [ ] 2 I D = K VGS − VGS( th ) Q ID1 Độ dốc tại Q là gm1 0 VGS(th) VGS (volt) Hình 43 XI. TỔNG TRỞ VÀO VÀ TỔNG TRỞ RA CỦA FET. - Giống như ở BJT, người ta cũng dùng hiệu ứng Early để định nghĩa tổng trở ra của FET (ở vùng bảo hòa, khi VDS tăng, dòng điện ID cũng hơi tăng và chùm đặc tuyến ra cũng hội tụ tại một điểm gọi là điện thế Early). Nếu gọi VA là điện thế Early ta có: V − ro = A ro : Toång trôû ra cuûa FET ID − ro như vậy thAy đổi theo dòng thoát ID và có trị số khoảng vài MΩ đến hơn 10MΩ ID(mA) VGS VDS(volt) 0 Early voltage Hình 44 - Do JFET thường được dùng theo kiểu hiếm (phân cực nghịch nối cổng - nguồn) nên tổng trở vào lớn (hàng trăm MΩ). Riêng E-MOSFET và DE-MOSFET do cực cổng cách điện hẳn khỏi cực nguồn nên tổng trở vào rất lớn (hàng trăm MΩ). Kết quả là người ta có thể xem gần đúng tổng trở vào của FET là vô hạn. Với FET : rπ ≈ ∞ Ω Trang 119 Biên soạn: Trương Văn Tám
  5. Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . Trong các mạch sử dụng với tín hiệu nhỏ người ta có thể dùng mạch tương đương cho FET như hình (a) hoặc hình (b). Nếu tải không lớn lắm, trong mạch tương đương người ta có thể bỏ cả ro id id G D G D gmvgs r0 gmvgs r0 rπ vgs vds vgs vds S S Hình 45 (a) Hình 45 (b) id G D gmvgs vgs vds Hình 45 S Hình 45 (c) XII. CMOS TUYẾN TÍNH (LINEAR CMOS). Nếu ta có một E-MOSFET kênh P và một E-MOSFET kênh N mắc như hình sau đây ta được một linh kiện tổ hợp và được gọi là CMOS (Complementary MOSFET). Q1 E-MOSFET kênh P Q1 S1 Q2 E-MOSFET kênh N G1 D1 Q2 D2 vi(t) v0(t) G2 S2 Hình 46 Thật ra nó được cấu trúc như sau: Trang 120 Biên soạn: Trương Văn Tám
  6. . iáo trình Linh Kiện Điện Tử G S2 S1 SiO2 G2 G1 D2 D1 n+ p+ n+ p+ p- Thân n- Hình 47 Cấu trúc CMOS được dùng rất nhiều trong IC tuyến tính và IC số + Bây giờ ta xét mạch căn bản như trên, ta thử xem đáp ứng của CMOS khi tín hiệu vào có dạng xung vuông như hình vẽ. Mạch này được ứng dụng làm cổng đảo và là tẩng cuối của OP-AMP (IC thuật toán). - Khi vi = 5V (0 ≤ t ≤ t1); E-MOSFET kênh P ngưng vì vGS(t)=0V, trong lúc đó E- MOSFET kênh N dẫn mạnh vì vGS(t)=5V nên điện thế ngõ ra vo(t)=0V. - Khi vi(t)=0V (t ≥ t1), E-MOSFET kênh P dẫn điện mạnh (vì vGS(t) = -5V) trong lúc E-MOSFET kênh N không dẫn điện (vì vGS(t) = 0V) nên điện thế ngõ ra vo(t)=VDD=5V. VDD = 15V Q1 S1 vi(t) vo(t) G1 5V 5V D1 Q2 D2 vi(t) v0(t) G2 0 0 t1 t t1 t S2 Hình 48 Trang 121 Biên soạn: Trương Văn Tám
  7. Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . Như vậy, tác dụng của CMOS là một mạch đảo (inverter) Ta xem một mạch khuếch đại đơn giản dùng CMOS tuyến tính: VDD = +15V vi(t) Q1 P S1 t 0 G1 D1 Q2 N D2 vi(t) v0(t) vo(t) G2 t 0 S2 VDD VGG = = 7,5V 2 Hình 49 VDD VGG = = 7,5V 2 - Khi vi(t) dương, E-MOSFET kênh N dẫn điện mạnh hơn và E-MOSFET kênh P bắt đầu dẫn điện yếu hơn. Do đó vo(t) giảm. - Khi vi(t) dương, E-MOSFET kênh P dẫn điện mạnh hơn và E-MOSFET kênh N bắt đầu dẫn điện yếu hơn, nên vo(t) tăng. Như vây ta thấy tín hiệu ngõ vào và ngõ ra ngược pha nhau (lệnh pha 180o) XIII. MOSFET CÔNG SUẤT: V-MOS VÀ D-MOS. Các transistor trường ứng (JFET và MOSFET) mà ta đã khảo sát ở trên chỉ thích hợp cho các mạch có biên độ tín hiệu nhỏ như tiền khuếch đại, trộn sóng, khuếch đại cao tần, trung tần, dao động… năm 1976, người ta phát minh ra loại transistor trường có công suất vừa, đến lớn với khả năng dòng thoát đến vài chục ampere và công suất có thể lên đến vài chục Watt. 1. V-MOS: Thật ra đây là một loại E-MOSFET cải tiến, cũng là không có sẵn thông lộ và điều hành theo kiểu tăng. sự khác nhau về cấu trúc E-MOSFET và V-MOS được trình bày bằng hình vẽ sau: Trang 122 Biên soạn: Trương Văn Tám
  8. Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . Nguồn Cổng Thoát Nguồn Nguồn Cổng S G D S S G SiO2 SiO2 n+ n+ n+ n+ p p Thông lộ sẽ n- hình thành p- thân n+ Thoát D Thông lộ sẽ hình thành E-MOSFET kênh N V-MOS kênh N Hình 50 Khi VGS dương và lớn hơn VGS(th), thông lộ được hình thành dọc theo rãnh V và dòng electron sẽ chạy thẳng từ hai nguồn S đến cực thoát D. Vì lý do này nên được gọi là V-MOS (Vertical MOSFET). 2. D-MOS: Cũng là một loại E-MOSFET hoạt động theo kiểu tăng, ứng dụng hiện tượng khuếch tán đôi (double-diffused) nên được gọi là D-MOS. Có cấu trúc như sau: Nguồn Cổng Nguồn S G S n+ n+ p+ p+ Thông n- lộ sẽ hình Thân n+ thành DMOS kênh N Thoát D Hình 51 Các đặc tính hoạt động của V-MOS và D-MOS cũng giống như E-MOSFET. Ngoài ra, các đặc điểm riêng của V-MOS và D-MOS là: Trang 123 Biên soạn: Trương Văn Tám
  9. Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . - Điện trở động rds khi hoạt động rất nhỏ (thường nhỏ hơn 1Ω) - Có thể khuếch đại công suất ở tần số rất cao - Dải thông của mạch khuếch đại công suất có thể lên đến vài chục MHz - V-MOS và D-MOS cũng có kênh N và kênh P, nhưng kênh N thông dụng hơn - V-MOS và D-MOS cũng có ký hiệu như E-MOSFET Họ FET có thể tóm tắt như sau FET JFET MOSFET JFET JFET DE-MOSFET E-MOSFET kênh N Kênh P Kiểu hiếm + tăng Kiểu tăng E-MOSFET DE-MOSFET DE-MOSFET E-MOSFET Kênh P Kênh N Kênh P Kênh N V-MOS V-MOS Kênh N Kênh P CMOS D-MOS D-MOS Kênh N Kênh P Trang 124 Biên soạn: Trương Văn Tám
  10. .Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Bài tập cuối chương 1. Tính VD, và điện dẫn truyền gm trong mạch: +12V RD 5K VD IDSS = 4mA VGS(off) = -4V RG 1M 1K RE 2. Trong mạch điện sau, tính điện thế phân cực VD và điện dẫn truyền gm. +12V RD 5K VD IDSS = 4mA RG VGS(off) = -4V 1M 2V 3. Trong mạch điện sau, tính điện thế phân cực VD, VG. Cho biết E-MOSFET có hệ số ⎛ mA ⎞ k = 1⎜ 2 ⎟ và VGS(th) = 3V. ⎝V ⎠ 24V 24V RD 10M 5K VD VG 2M Trang 125 Biên soạn: Trương Văn Tám
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2