Transcript 11-JFET - Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
MIKROELEKTRONIKA,
VIEEA306
Térvezérelt tranzisztorok I.
A JFET-ek
http://www.eet.bme.hu/~poppe/miel/hu/11-JFET.pptx
http://www.eet.bme.hu
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
Vizsgált absztrakciós szint
RENDSZER (SYSTEM)
RÉSZEGYSÉG (MODULE)
+
KAPU (GATE)
ÁRAMKÖR (CIRCUIT)
Vin
Vout
ESZKÖZ (DEVICE)
G
S
n+
2014-10-29
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
D
n+
2
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
A JFET
►
FET = Field Effect Transistor – a töltéshordozók áramlását
elektromos térerősséggel befolyásoljuk
(kapu)
Csatorna
(forrás)
(nyelő)
JUNCTION FET: pn-átmenet kiürített
rétege zárja el a csatornát
Legfontosabb paraméter:
U0 elzáródási feszültség
►
►
►
Keresztirányú
térerő vezérel
Unipoláris eszköz: többségi töltéshordozók vezetnek
Vezérlő teljesítmény  0
Normally off device: ha nem csinálok vele semmit, vezet
2014-10-29
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
3
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
A JFET – egy lehetséges kivitel:
Lezárt PN átmenet kiürített rétegének a vastagsága
szabályozza a csatorna vezetőképességét
PN átmenet = PN junction  junction
FET
PN átmenet = Sperrschicht
Sperrschicht = záróréteg
 záróréteges FET
2014-10-29
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
4
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
A JFET
► Jelölések:
► Karakterisztikák:
vezérelhető ellenállás
(lásd MOSFET trióda
tartomány)
elzáródási
feszültség
2014-10-29
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
5
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
Az elzáródási feszültség számítása
U(x)
W
S
d
dh(x)
kiürített réteg
szélessége
csatorna
geometriai
vastagsága
x
0
L
Elzáródás: d geometriai vastagság = 2 x kiürített réteg vastagsága
d 2
2
qN
U D U  2
d
2014-10-29
2
qN
U D  |U 0 |
d
U0 
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
qN
8
d
d
2
6
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
PÉLDA
Határozzuk meg egy Si JFET elzáródási
feszültségét, ha a csatorna vastagsága d = 4 m
és adalékolása Nd = 1015/cm3 !
U0 
U0 
2014-10-29
qN
d
8
d
2
1, 6  10
 19
 10
21
8  11 ,8  8 ,86  10
12
( 4  10
6 2
)  3 , 06 V
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
7
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
A karakterisztika egyenlete
U ( x)  ?
U ( x  0 )  U GS
d h (x)  d  2
2
qN

 U

d h  d 1  

U0


2014-10-29




 U (x)
U ( x  L )  U GD
d
1/ 2




Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
8
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
A karakterisztika egyenlete
I D  Wd h E
I D  Wd h 
L
 I D dx
2014-10-29
dx
U ( x  L )  U GD
U ( x  0 )  U GS

 U

d h  d 1  

U0


dU




1/ 2




L
 W 
0
 dh
0
ID  
W
dU
dx
dx
U GD

L
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
 d h dU
U GS
9
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
A karakterisztika egyenlete

 U

d h  d 1  

U0


ID  




W
1/ 2
2014-10-29
ID  
U GD
 d
L
Csatornavezetés
G0  





U GS

 1    U
U

 0





1/ 2
W
U GD
 d h dU

L
U GS

 dU


 U

 d U  U 0 
L
3
 U0
W
2
Wd
 U
I D  G 0 U  U 0 
L
3
 U0
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
2








3/2
3/2
U GD
U GS
U GS
U GD
10
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
A karakterisztika egyenlete
ID
 U
 G 0 U  U 0 
3
 U0
2
I0 
G 0U 0
3




3/2
U GS
GS

G 0U 0
3
3
U
U0
U GD
GD
ID  I0 3
U
U0
 U
 2 
 U0
 U
 2 
 U0








3/2
3/2
U GS
U GD
U GS
U GD
Áram állandó
I D  I 0  F (U GS )  F (U GD ) 
A trióda tartományra!
2014-10-29
F (U )  3
U
U0
 U
 2 
 U0
Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014




3/2
11
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
A karakterisztika egyenlete
I D  I 0  F (U GS )  F (U GD )  A teljes tartományra!
3/2
 U
 U 
3
 ha U  U 0
 2 

F (U )   U
U
0
 0 

ha U  U 0
 F ( U 0 )   1
Csak telítésben:
ID
 U
  U GS

GS
 I0 3
 2 
 U
U0
0


2014-10-29




3/2

 1


Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
12
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomanyi Egyetem
Elektronikus Eszközök Tanszéke
Kisjelű paraméterek, helyettesítőkép
Meredekség
gm 
dI D
dU
GS U  áll
DS
Kimeneti vezetés
g0 
dI D
dU
DS U  áll
GS
Feszültség erősítés
Au 
u ki
u be
2014-10-29

1 

  g m  R t 
g 0 

Térvezérelt tranzisztorok I.: A JFET-ek © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014
13