Transcript Osnovi_elektronike-p03

Tranzistori sa efektom polja
•
•
•
•
•
•
JFET tranzistori
princip rada MOSFET tranzistora
MOSFET sa ugrađenim i indukovanim
kanalom; statičke karakteristike
polarizacija tranzistora
primer jednostepenog pojačavača sa
MOSFET tranzistorom
CMOS kola
JFET tranzistori - tipovi
• Proticanje struje se kontroliše
podsredstvom električnog polja
• FET tranzistori poseduju tri
elektrode Source (Izvor), Drain
(Odvod) i Gate (Kapija)
• Promenom napona između gejta i
sorsa menja se električno polje,
odnosno kontroliše se protok struje
JFET je skraćenica od Junction FET – to su FET tranzistori sa spojnim gejtom
Mnogo češće se koriste tranzistori sa izolovanim gejtom (MOSFET)
JFET tranzistori – princip rada
Promenom napona između gejta i sorsa menja se intenzitet električnog polja,
odnosno protok struje.
Ukoliko se napon Vgs poveća tako da prekriva čitav kanal dolazi do prekida
u proticanju struje. Napon na kojem dolazi do prestanka provođenja struje se
naziva napon prekida (pinch-off voltage) i obeležava sa Vp
MOSFET tranzistori
• MOSFET predstavlja skraćenicu od Metal Oxide
Semiconductor Field Efect Transistor
• Često se koristi i naziv MOS tranzistori
Ukoliko postoji samo napon Vds
kroz kanal protiče struja jer su
drejn, sors i kanal napravljeni od
istog tipa poluprovodnika.
Dovodjenjem napona Vgs može
se regulisati provodljivost kanala.
Ukoliko je Vgs pozitivan šupljine
će biti potisnute, a elektroni (iz
jako dopiranih sorsa i drejna i iz p
osnove) privučeni u kanal.
Negativan napon Vgs potiskuje
elektrone iz kanala, čime se on
efektivno sužava i smanjuje struja.
Kontrolom napona gejta Vgs kontroliše se struja koja teče od drejna ka sorsu
čime se ostvaruje pojačavačka funkcija tranzistora
Dva osnovna tipa MOSFET tranzistora su:
• MOSFET sa ugrađenim kanalom
• MOSFET sa indukovanim kanalom
MOSFET tranzistori sa ugrađenim
kanalom
Osnova se gotovo uvek
povezuje sa sorsom (u
proizvodnji)
MOS tranzistori sa ugrađenim kanalom se ređe koriste od tranzistora sa
indukovanim kanalom.
Ovi tranzistori su u “uključenom” stanju i kada nema Vgs napona, rade slično
JFET tranzistorima odnosno potrebno je dovesti negativan Vgs da bi se zaustavio
protok struje.
MOSFET sa ugrađenim kanalom radi u
omskoj oblasti kada je:
VGS  V p
VGD  VGS  VDS  V p

iD  kn 2VGS Vp VDS VDS2

kn predstavlja konstantu tranzistora
koja je određena geometrijom
2
tranzistora i tipično je 40μA / V
U oblasti zasićenja struja drejna
praktično ne zavisi od napona Vds
VGS  V p
VGD  VGS  VDS  V p
MOSFET tranzistori sa indukovanim
kanalom
MOSFET sa indukovanim kanalom radi
u omskoj oblasti kada je:
VGS  V p
VGD  V p
Strujno naponska karakteristika je ista
kao i za tranzistor sa ugrađenim
kanalom

iD  kn 2VGS Vp VDS VDS2

MOSFET sa indukovanim kanalom radi
u zasićenju kada je:
VGS  V p
VGD  V p
Polarizacija MOSFET tranzistora
+VDD
R1
-VDD
RD
VGG
R1
RD
VGG
R2
RS
N kanalni
R2
RS
P kanalni
Kombinacijom razdelnika
napona i otpornika u sorsu Rs
može se postići rad MOSFET
tranzistora sa ugrađenim
kanalom u osiromašenom ili
obogaćenom režimu u
zavisnosti od toga da li je Vgs
manji ili veći od nule.
Kod polarizacije MOSFET-a sa
indukovanim kanalom naponi
na gejtu i drejnu su istog
polariteta. U ovom slučaju
otpornik Rs se koristi da
stabilizuje položaj mirne radne
tačke.
Model MOSFET (i FET) tranzistora za
male signale
G
D
+
vgs
Ri
gmvgs
S
Gornji model se koristi za linearni režim rada MOSFET (odnosno FET)
tranzistora. Ovi tranzistori se mogu nalaziti i u graničnim oblastima kada
ispoljavaju prekidačka svojstva.
Kada je Vgs<Vp FET tranzistor je neprovodan i tada je otpornost između
drejna i sorsa veoma velika. Ovo stanje odgovara otvorenom prekidaču.
Provodan FET sa druge strane odgovara zatvorenom prekidaču. Poželjno je da
radi u omskoj oblasti jer je tada otpornost prekidača minimalna.
Primer jednostepenog pojačavača
+VDD
R1
RD
CS
CS
RP
Vu
R2
RS
Realizacija pojačavača je veoma slična realizaciji pojačavača sa bipolarnim
tranzistorima.
CMOS kola (Complementary metaloxide-semiconductor )
Koristi se
istovremeno par
tranzistora n i p
tipa.
Prednost CMOS kola je u tome što u stacionarnom
stanju nema potrošnje struje.
Ova kola troše struju samo tokom prelaza između
stanja.