Giáo trình hướng dẫn phân tích các loại diode phân cực trong bán kì âm tín hiệu p4

Chia sẻ: Fwet Ret | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình hướng dẫn phân tích các loại diode phân cực trong bán kì âm tín hiệu p4', khoa học tự nhiên, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hướng dẫn phân tích các loại diode phân cực trong bán kì âm tín hiệu p4

Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . Khi VDS còn nhỏ (vài volt), điện trở R của thông lộ gần như không thay đổi nên dòng ID tăng tuyến tính theo VDS. Khi VDS đủ lớn, đặc tuyến không còn tuyến tính nữa do R bắt đầu tăng vì thông lộ hẹp dần. Nếu ta tiếp tục tăng VDS đến một trị số nào đó thì hai vùng hiếm chạm nhau, ta nói thông lộ bị nghẽn (pinched off). Trị số VDS để thông lộ bắt đầu bị nghẽn được gọi là điện thế nghẽn VP (pinched off voltage). Ở trị số này, chỉ có các điện tử có năng lượng cao trong dải dẫn điện mới có đủ sức xuyên qua vùng hiếm để vào vùng thoát và bị hút về cực dương của nguồn điện VDS tạo ra dòng điện thoát ID. Nếu ta cứ tiếp tục tăng VDS, dòng điện ID gần như không thay đổi và được gọi là dòng điện bảo hoà thoát - nguồn IDSS (chú ý: ký hiệu IDSS khi VGS=0V). Bây giờ, nếu ta phân cực cổng-nguồn bằng một nguồn điện thế âm VGS (phân cực nghịch), ta thấy vùng hiếm rộng ra và thông lộ hẹp hơn trong trường hợp VGS=0V. Do đó điện trở của thông lộ cũng lớn hơn. VDS S G D VGS p n+ n- n+ Nối P-N ở vùng thoát được phân p- cực nghịch Hình 10 Trang 96 Biên soạn: Trương Văn Tám
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . ID P Gate Thông lộ hẹp hơn nên điện VGS = 0 IDSS trở lớn hơn. Có Kênh n- n+ thoát nghĩa là ID và IS Dòng VGS < 0 nhỏ hơn ở cùng bảo một trị VDS khi hòa ID VGS âm hơn giảm Thân P- (Gate) VDS VP P Gate VDS ứng với trị bảo hòa giảm Thông lộ n- n+ thoát Thông lộ nghẽn ở trị VDS thấp hơn khi VGS âm vì thông lộ hẹp Thân P- (Gate) hơn Hình 11 Khi VDS còn nhỏ, ID cũng tăng tuyến tính theo VDS, nhưng khi VDS lớn, thông lộ bị nghẽn nhanh hơn, nghĩa là trị số VDS để thông lộ nghẽn nhỏ hơn trong trường hợp VGS=0V và do đó, dòng điện bảo hoà ID cũng nhỏ hơn IDSS. Chùm đặc tuyến ID=f(VDS) với VGS là thông số được gọi là đặc tuyến ra của JFET mắc theo kiểu cực nguồn chung. ID(mA) VGS = 0V Đặc tuyến |VDS| = |VP|-|VGS| VGS = -1V Vùng bảo hòa (vùng dòng điện hằng số) VGS = -2V VGS = -3V VGS = -4V VDS (volt) 0 VDS=VP=8V VGS = VGS(off) = -8V Hình 12 Khi VGS càng âm, dòng ID bảo hoà càng nhỏ. Khi VGS âm đến một trị nào đó, vùng hiếm chiếm gần như toàn bộ thông lộ và các điện tử không còn đủ năng lượng để vượt qua được và khi đó ID = 0. Trị số của VGS lúc đó gọi là VGS(off). Người ta chứng minh được trị số này bằng với điện thế nghẽn. Trang 97 Biên soạn: Trương Văn Tám
. iáo trình Linh Kiện Điện Tử G VGS( off ) = VP Vì Vp chính là hiệu thế phân cực ngược các nối P-N vừa đủ để cho các vùng hiếm chạm nhau. Vì vậy, trong vùng bảo hoà ta có: VDS + VGS = VP Vì nối cổng nguồn được phân cực nghịch, dòng điện IG chính là dòng điện rỉ ngược nên rất nhỏ, do đó dòng điện chạy vào cực thoát D được xem như bằng dòng điện ra khỏi cực nguồn S. ID # IS. Không có hạt tải điện di chuyển qua thông lộ (I = I = 0) D S Gate p n+ n+ S D Kênh n- Thân p- Hình 13 So sánh với BJT, ta thấy: IC ≈ IE I D ≈ IS IE IS - VCE + - VDS + E C S D + - + VBE - VCB VGS - + IG (rỉ) ≈ 0 IB n h ỏ B G Hình 14 Thí dụ: một JFET kênh N có IDSS=20mA và VGS(off)=-10V. Tính IS khi VGS=0V? Tính VDS bảo hoà khi VGS = -2V. Giải: Khi VGS=0V ⇒ ID=IDSS=20mA và ID=IS=20mA Ta có: VP = VGS( off ) = 10V và VDS = VP − VGS = 10 − 2 = 8V Trang 98 Biên soạn: Trương Văn Tám
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử . III. ĐẶC TUYẾN TRUYỀN CỦA JFET. Cũng giống như BJT, người ta cũng có 3 cách ráp của FET (JFET và MOSFET): mắc kiểu cực cổng chung (common-gate), cực nguồn chung (common-source) và cực thoát chung (common-drain). D S S D G G Tín hiệu Tín hiệu Tín hiệu Tín hiệu Tín hiệu Tín hiệu vào ra ra ra vào vào G S D Cổng chung Nguồn chung Thoát chung Hình 15 So sánh với BJT NPN, ta thấy có sự tương đương như sau: Các cực Cách mắc FET FET BJT BJT Cực thoát D Cực thu C Cực cổng chung Cực nền chung Cực nguồn S Cực phát E Cực nguồn chung Cực phát chung Cực cổng G Cực nền B Cực thoát chung Cực thu chung Người ta chứng minh được khi VDS có trị số làm nghẽn thông lộ (JFET hoạt động trong vùng bảo hoà), ID và VGS thoả mãn hệ thức: 2 2 ⎡ VGS ⎤ ⎡ VGS ⎤ ⎥ hay I D = I DSS ⎢1 + I D = I DSS ⎢1 − ⎥ ⎢ VGS( off ) ⎥ VP ⎦ ⎣ ⎣ ⎦ Phương trình này được gọi là phương trình truyền của JFET. Các thông số ID và VGS(off) được nhà sản xuất cho biết. Để ý là: VGS và VGS(off) âm trong JFET thông lộ n và dương trong thông lộ p. Người ta cũng có thể biểu thị sự thay đổi của dòng điện thoát ID theo điện thế cổng nguồn VGS trong vùng bảo hoà bằng một đặc tuyến gọi là đặc tuyến truyền bằng cách vẽ đường biểu diễn của phương trình truyền ở trên. - + I D + G ID VDS + - VGS S - - + V V + - VGG VDD Hình 16 Trang 99 Biên soạn: Trương Văn Tám
.Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Đặc tuyến ngõ ra ID(mA) VGS = 0V 12 9 VGS = -1V Đặc tuyến VGS = -2V truyền 6 VGS = -3V 3 VGS = -4V VGS = -6V VDS (volt) -2 0 -8 -6 -4 2 4 6 8 VGS = VGS(off) = -8V VP VGS(off) Hình 17 IV. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TRÊN JFET. ƯỞ Như ta đã thấy trong JFET, người ta dùng điện trường kết hợp với sự phân cực nghịch của nối P-N để làm thay đổi điện trở (tức độ dẫn điện) của thông lộ của chất bán dẫn. cũng như BJT, các thông số của JFET cũng rất nhạy đối với nhiệt độ, ta sẽ khảo sát qua hai tác động chính của nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, vùng hiếm giảm, do đó độ rộng của thông lộ tăng lên, do đó điện trở của thông lộ giảm. (ID tăng) thông Khi nhiệt độ tăng, độ linh động của các hạt tải điện giảm (ID giảm) Do thông lộ tăng rộng theo nhiệt độ nên VGS(off) cũng tăng theo nhiệt độ. Thực nghiệm cho thấy VGS( off ) hay VP tăng theo nhiệt độ với hệ số 2,2mV/10C. 2 ⎡ VGS ⎤ Từ công thức: I D = I DSS ⎢1 − ⎥ ⎢ VGS( off ) ⎥ ⎣ ⎦ Cho thấy tác dụng này làm cho dòng điện ID tăng lên. Ngoài ra, do độ linh động của hạt tải điện giảm khi nhiệt độ tăng làm cho điện trở của thông lộ tăng lên nên dòng điện IDSS giảm khi nhiệt độ tăng, hiệu ứng này làm cho ID giảm khi nhiệt độ tăng. Tổng hợp cả hai hiệu ứng này, người ta thấy nếu chọn trị số VGS thích hợp thì dòng thoát ID không đổi khi nhiệt độ thay đổi. Người ta chứng minh được trị số của VGS đó là: Trang 100 Biên soạn: Trương Văn Tám