Tranzistori fet8
-
Upload
resul-milaimi -
Category
Documents
-
view
1.552 -
download
10
Transcript of Tranzistori fet8
Besim Limani
Pajisjet elektronike
Tranzistori FET
Tranzistori FET
• Hyrje
• Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
• Karakteristikat e transferit
• Relacionet me rëndësi
• MOSFET i tipit të varfëruar
• MOSFET i tipit të pasuruar
• Përdorimi i MOSFET
• VMOS
• CMOS
• Tabela përmbledhëse
Hyrje
• Tranzistori me efekt të fushës (FET) është pajisje me tri terminale e që ka aplikim në fusha të ngjashme me ato të tranzistorit bipolar.
• Triterminalet janë: Burimi (S - Source), Porta (G - Gate) dhe Derdhja (D - Drain).
• Edhe pse ka dallime të mëdha mes këtyre dy pajisjeve, ekzistojnë edhe shumë ngjashmëri që do të ceken.
• Dallimi kryesor mes tranzistorit FET dhe bipolar është se tranzistori bipolar është pajisje e kontrolluar nga rryma kurse tranzistori FET është pajisje e kontrolluar nga tensioni
• Pra, rryma IC varet drejtpërdrejt prej rrymës IB te tranzistori bipolar. Për tranzistorin FET, rryma I do të jetë funksion i tensionit VGS të aplikuar në hyrje të qarkut.
• Në të dyja rastet rryma e qarkut dalës kontrollohet nga parametri i qarkut hyrës—në rastin e parë nga niveli rrymës dhe në rastin e dytë nga niveli i tensionit të aplikuar në hyrje.
Hyrje
Ashtu si ekzistojnë tranzistorë bipolarë npn dhe
pnp, ekzistojnë edhe tranzistorë FET me kanal n
dhe me kanal p.
Por, tranzistori bipolar është pajisje rryma e së
cilës është funksion i dy bartësve të ngarkesave
elektrike, elektroneve dhe vrimave.
FET është pajisje unipolare, pra e varur nga
përçueshmëria e elektroneve (kanal n) apo e
vrimave (kanal p).
Për FET tranzistorin, fusha elektrike krijohet nga
ngarkesat elektrike prezente e që kjo fushë do të
kontrollojë rrugën përçuese të qarkut dalës pa
pasur nevojë për kontakt direkt mes madhësive
kontrolluese dhe atyre të kontrolluara.
Hyrje
• Një nga karakteristikat më me rëndësi të FET – impedanca hyrëse e lartë. Me vlera prej 1 deri disa qindra ohm ajo tejkalon vlerat tipike te tranzistori bipolar—një veqori shumë me rëndësi gjatë procesit të dizajnimit të sistemeve amplifikuese ac.
• Në anën tjetër tranzistori bipolar ka shumë më tepër ndjeshmëri ndaj ndryshimeve në sinjalin hyrës. Pra, për ndryshime të njëjta të tensionit hyrës, variacionet e sinjalit në dalje janë shumë më të mëdha te tranzistori bipolar se te tranzistori FET.
• Për këtë arsye, edhe përforcimet e tensionit janë më të mëdha te amplifikatorët bipolarë se te FET amplifikatorët.
• FET janë më stabilë ndaj ndryshimeve temperaturore se tranz. bipolarë, dhe janë në konstruksion më të vegjël se tranzistorët bipolarë (kanë aplikim më të madh në qarqe të integruara).
.
• Do të njihemi me dy lloje të FET tranzistorëve: tranzistori JFET(junction field-effect transistor dhe tranzistori MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor).
• Lloji MOSFET do të analizohet në detaje (dy nën lloje – MOSFET i varfëruar dhe i pasuruar).
• Tranzistori MOSFET është pajisja më e rëndësishme që aplikohet në ndërtim të qarqeve të integruara të aplikuara në kompjuterë. Stabiliteti i tij termik dhe karakteristikat tjera të tij e bëjnë këtë lloj të tranzistorit jashtëzakonisht të popullarizuar.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
• Për tranzistorin JFET pajisja me kanal n do të shqyrtohet në përgjithësi, duke nënvizuar në fund edhe ndryshimet te tranzistori FET me kanal p (ngjashëm si te tranzistori bipolar npn dhe pnp).
• Te ndërtimi i JFET me kanal n vërejmë që materiali gjysmëpërçues i tipit n është me shumicë duke formuar kështu një kanal mes shtresave skajore të tipit p.
• Në mungesë të potencialit të aplikuar JFET ka dy kalime p-n (në kushtet pa polarizim).
• Si rezultat i kësaj ekziston regjioni i varfërimit në secilin kalim (e ngjashme me diodën e pa polarizuar).
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
Burimi i shtypjes së ujit mund të
krahasohet me tensionin e
aplikuar nga derdhja drejt burimit
gjë që do të mundësojë rrjedhjen
e ujit (elektroneve) nga uji
(burimi).
Porta përmes sinjalit të aplikuar
(potencialit), kontrollon rrjedhën e
ujit (ngarkesat elektrike) drejt
derdhjes.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
• VGS = 0 V, VDS vlerë e vogël pozitive
Si rezultat i kësaj porta dhe burimi janë në
të njëjtin potencial dhe regjioni i varfëruar
në fund të secilit material p.
Në momentin e aplikimit të tensionit VDD
( =VDS) , elektronet do të tërhiqen drejt
terminalit të derdhjes, duke formuar rrymën
konvencionale ID. Kahja e rrjedhjes së
ngarkesave elektrike na tregon që rrymat
janë ekuivalente (ID = IS).
Sipas kushteve të fig. , rrjedha e
ngarkesave elektrike është e papenguar
dhe limitohet nga rezistenca e kanalit n
mes derdhjes dhe burimit.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
VGS = 0 V, VDS vlerë e vogël pozitive Regjioni i varfëruar është më i gjerë në maje të dy
shtresave p.
Duke supozuar rezistencën uniforme të kanalit n,
rezistenca e kanalit mund të ndahet në disa pjesë.
Rryma ID do të krijojë vlera të tensionit (si në fig.) nëpër
kanal.
Si rezultat i kësaj regjioni i sipërm i shtresës p do të
polarizohet kundërt me tension prej 1,5 V, përderisa
regjioni i poshtëm i shtresës p do të polarizohet kundërt
me vetëm 0,5 V.
Rikujtoni principin e punës së diodës (sa më i madh
tensioni i polarizimit të kundërt aq më e gjerë zona e
varfëruar). Kjo është arsyeja e paraqitjes së zonës së
varfëruar si në fig.
Për shkak të polarizimit të kundërt rryma e portës është
zero. Kjo paraqet një karakteristikë të rëndësishme të
tranzistorit JFET.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
VGS = 0 V, VDS vlerë e vogël pozitive
Me rritjen e tensionit VDS prej 0 në disa volt,
rryma do të rritet sipas ligjit të Ohmit (si në fig.)
Me rritjen e VDS drejt vlerave të VP regjioni i
varfëruar do të zgjerohet, duke shkaktuar
reduktim të ndjeshëm të gjerësisë së kanalit.
Ky reduktim i kanalit shkakton rritje të
rezistencës (si në fig.).
Sa më horizontale të jetë lakorja, aq më e lartë
do të jetë rezistenca.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
VGS = 0 V, VDS vlerë e vogël pozitive
Me rritjen e VDS përtej vlerave të VP, regjioni i i afrimit të dy regjioneve të
kontaktit të afërt përgjatë kanalit do të rritet, por vlera e rrymës ID do të mbetet
e njëjtë.
Pra, nëse VDS >VP karakteristikat e JFET i ngjasojnë burimit të rrymës.
Sipas fig. rryma ka vlerë fikse në ID = IDSS, por tensioni VDS (për vlera >VP)
përcaktohet nga aplikimi i ngarkesës.
IDSS (Rryma Drain-to-Source with a Short-circuit connection.
IDSS është rryma maksimale për
JFET dhe përcaktohet nga kushtet
VGS = 0 V dhe VDS > |VP|.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
VGS < 0 V
Tensioni portë-burim (VGS), është tensioni kontrollues i JFET.
Ashtu sikur lakoret e ndryshme IC për VCE ishin krijuar për vlera të ndryshme të
rrymës IB për tranzistorin bipolar, lakoret ID për VDS për vlera të ndryshme të VGS
mund të krijohen për tranzistorin JFET.
Për tranzistorin JFET me kanal të tipit n tensioni VGS gjithnjë e më negativ prej
vlerës fillestare VGS = 0 V. Me fjalë tjera, terminali i portës do të vendoset në
vlera gjithnjë më të ulëta në krahasim me ato të burimit.
Në fig. tensioni negativ prej 1 V është
aplikuar mes portës dhe burimit për vlerë
të vogël të VDS.
Efekti i aplikimit të tensionit negativ për
polarizim VGS është krijimi i regjionit të
varfëruar ngjashëm me vlera VGS = 0 V por
në nivele më të ulëta të VDS.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
VGS < 0 V
Pra, si pasojë e aplikimit të polarizimit të kundërt në portë arrihen nivel të
ngopjes për nivele të ulëta tëVDS (VGS= -1 V).
Niveli i VGS që rezulton në
ID = 0 mA është i definuar nga
VGS = VP, ku VP është tensioni
negativ për tranzistorët JFET
me kanal të tipit n dhe tension
pozitiv për tranzistorët JFET
me kanal të tipit p.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
Rezistori i kontrolluar nga tensioni
Pjesa e majtë e grafikonit quhet regjioni ohmik apo i rezistencës së kontrolluar
nga tensioni.
Në këtë regjion JFET mund të përdoret si rezistor variabil (si p.sh. Për sistem
kontrollues me përforcim automatik) rezistenca e të cilit kontrollohet nga
tensioni portë-burim
Ekuacioni i mëposhtëm mund të jetë një përafrim i mirë i rezistencës sa i
përket tensionit të aplikuar VGS.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
JFET me kanal p
• JFET me kanal p është i ndërtuar njëjtë sikur ai me kanal n vetëm
se kanë ndërruar vendet materialet e tipit p dhe n.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
• Simbolet
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
Përmbledhje
• Rryma maksimale e definuar si IDSS përfitohet kur
VGS = 0 V dhe VDS ≥ |VP|.
• Për vlera të tensionit VGS më të vogla se (më negative
se) niveli pinch-off, rryma e drejnit 0 A (ID = 0 A).
• Për të gjitha vlerat e VGS mes 0 V dhe nivelit pinch-off,
rryma ID do të jetë mes IDSS dhe 0 A.
• Për JFET me kanal “p” përfundime të ngjashme mund të
fitohen.
Ndërtimi dhe karakteristikat e JFET
• Përmbledhje
Karakteristikat e transferit
• Derivimi
• Për tranzistorin BJT rryma e daljes IC dhe rryma hyrëse kontrolluese
IB ishin të lidhur me beta, e cila konsiderohej konstante për analizën
tonë. Në formë ekuacioni:
• Për fat të keq, kjo lidhshmëri lineare nuk ekziston mes madhësive
hyrëse dhe dalëse te tranzistori JFET. Relacioni mes ID dhe VGS
është i definuar me ekuacionin e Shockley-t:
Karakteristikat e transferit të definuara me ekuacionin e Shockley-t
nuk ndikohen nga qarku në të cilin kyqet tranzistori.
Karakteristikat e transferit
Relacionet me rëndësi
MOSFET i tipit të varfëruar
• Ndërtimi
Nuk ka lidhje direkte elektrike mes
terminalit të portës dhe kanalit të
MOSFET.
Shtresa izoluese e SiO2 në
konstruksionin e MOSFET është ajo që
merret parasysh për vlera të mëdha të
impedancës hyrëse.
MOSFET i tipit të varfëruar
• Karakteristikat themelore dhe principi i punës
MOSFET i tipit të varfëruar
• MOSFET i tipit të varfëruar me kanal p
MOSFET i tipit të varfëruar
• Simbolet
MOSFET i tipit të pasuruar
• Ndërtimi
Një pllakë e materialit p formohet nga
baza e Si dhe kësaj i referohemi si
substrat.
Burimi dhe derdhja prapë lidhen përmes
kontakteve metalike me regjionet e
pasuruara të tipit n, por vëreni mungesën e
kanalit mes regjioneve të pasuruara të tipit
n.
Kjo paraqet dallimin kryesor në ndërtimin e
MOSFET-it të pasuruar dhe të varfëruar—
mungesa e kanalit si komponente
përbërëse e tranzistorit.
MOSFET i tipit të pasuruar
• Karakteristikat themelore dhe principi i punës
Për vlera të VGS më të vogla se ato të pragut, rryma e derdhjes te
MOSFET i tipit të pasuruar është 0 mA.
MOSFET i tipit të pasuruar
• MOSFET i tipit të pasuruar me kanal p
MOSFET i tipit të pasuruar
• Simbolet
Përdorimi i MOSFET
VMOS
Krahasuar me MOSFET-ët komercialë të rrafshët, VMOS FET-ët kanë
reduktuar vlerat e rezistencave dhe vlerat e mëdha të rrymës dhe
fuqisë të kanalit.
VMOS FET-ët kanë koeficient pozitiv temperature.
Vlerat e zvogëluara të rrymës kanë mundësuar kohë më të vogla të
reagimit (kur përdoren si ndërprerës) në krahasim me
konstruksionin e rrafshët.
CMOS
Një qark logjik shumë efektiv mund të krijohet duke ndërtuat një MOSFET me
kanal p dhe kanal n në të njëjtin substrat.
Ky konfigurim njihet me emrin rregullimi komplementar MOSFET
(complementary MOSFET arrangement - CMOS) dhe aplikim të gjerë në
dizajnim të qarqeve logjike kompjuterike.
Impedanca relativisht e lartë e hyrjes, shpejtësitë e mëdha të reagimit, dhe
fuqi relativisht të ulëta pune të konfigurimit CMOS kanë rezultuar me formimin
e një discipline të re të quajtur dizajni logjik CMOS.
CMOS
Një aplikim i mirë i CMOS-it është në invertorë. Pra, invertori si element
logjik bën invertimin e sinjalit të aplikuar.
Tabela përmbledhëse