Značilnosti prenosa

V tranzistorjih je značilnosti prenosa mogoče razumeti kot risanje izhodnega toka glede na vhodno-nadzorno velikost, ki posledično kaže neposreden 'prenos' spremenljivk od vhoda do izhoda v krivulji, predstavljeni na grafu.

Vemo, da sta za bipolarni križni tranzistor (BJT) izhodni kolektorski tok IC in krmilni vhodni osnovni tok IB povezana s parametrom beta , ki naj bi bil za analizo konstanten.

Sklicujoč se na spodnjo enačbo najdemo linearno razmerje med IC in IB. Če naredimo nivo IB 2x, se tudi IC sorazmerno podvoji.

Toda na žalost tega priročnega linearnega razmerja morda ni mogoče doseči v JFET-jih glede na njihove vhodne in izhodne velikosti. Namesto tega razmerje med ID odtočnega toka in napetostjo vrat VGS definiramo z Shockleyeva enačba :

Tu kvadratni izraz postane odgovoren za nelinearni odziv v ID in VGS, zaradi česar krivulja eksponentno narašča, ko se velikost VGS zmanjša.

Čeprav bi bil matematični pristop enostavneje uporabiti za analizo enosmernega toka, bi grafični način morda zahteval izris zgornje enačbe.

To lahko predstavi zadevno napravo in naris mrežnih enačb, ki se nanašajo na enake spremenljivke.

Rešitev najdemo tako, da pogledamo točko presečišča obeh krivulj.

Ne pozabite, da pri uporabi grafične metode omrežje, v katerem je naprava, ne vpliva na značilnosti naprave.

Ko se presečišče med obema krivuljama spremeni, spremeni tudi mrežno enačbo, vendar to ne vpliva na krivuljo prenosa, opredeljeno z zgornjo enačbo, 5.3.

Zato lahko na splošno rečemo, da:

Omrežje, v katerem je naprava nameščena, ne vpliva na značilnost prenosa, opredeljeno v Shockleyevi enačbi.

Krivuljo prenosa lahko dobimo z uporabo Shockleyeve enačbe ali iz izhodnih značilnosti kot je prikazano na sliki 5.10

Na spodnji sliki lahko vidimo dva grafa. Navpična črta meri milliampere za dva grafa.

En graf prikaže ID odtočnega toka v primerjavi z napetostjo odtoka do vira VDS, drugi graf pa izris odtočnega toka glede na napetost od vrat do vira ali ID proti VGS.

S pomočjo značilnosti odtoka, prikazanih na desni strani osi 'y', lahko narišemo vodoravno črto, ki se začne na območju nasičenja krivulje, prikazane kot VGS = 0 V, do osi, prikazane kot ID.

Trenutno dosežena raven za dva grafa je IDSS.

Točka presečišča na krivulji ID proti VGS bo, kot je navedeno spodaj, ker je navpična os definirana kot VGS = 0 V

Upoštevajte, da značilnosti odtoka kažejo razmerje med eno izhodno velikostjo odtoka z drugo izhodno velikostjo odtoka, pri čemer obe osi interpretirajo spremenljivke v istem območju značilnosti MOSFET-a.

Tako lahko značilnosti prenosa definiramo kot grafikon odtočnega toka MOSFET-a v primerjavi s količino ali signalom, ki deluje kot vhodni nadzor.

Posledica tega je neposreden 'prenos' med vhodno / izhodnimi spremenljivkami, ko je krivulja uporabljena levo na sliki 5.15. Če bi šlo za linearno razmerje, bi bil načrt ID proti VGS enak premici med IDSS in VP.

Vendar pa to povzroči parabolično krivuljo zaradi navpičnega razmika med VGS, ki prečka značilnosti odtoka, ki se znatno zmanjša, ko VGS postaja vse bolj negativna, na sliki 5.15.

Če primerjamo prostor med VGS = 0 V in VGS = -1V s prostorom med VS = -3 V in odklopom, vidimo, da je razlika enaka, čeprav je za vrednost ID precej drugačna.

Na krivulji prenosa lahko identificiramo drugo točko tako, da iz krivulje VGS = -1 V potegnemo vodoravno črto do osi ID in jo nato razširimo na drugo os.

Upoštevajte, da je VGS = - 1V na spodnji osi krivulje prenosa, kadar je ID = 4,5 mA.

Upoštevajte tudi, da se v definiciji ID pri VGS = 0 V in -1 V uporabljajo stopnje nasičenosti ID, medtem ko je omsko območje zanemarjeno.

Če gremo naprej, z VGS = -2 V in - 3V, lahko zaključimo grafikon krivulje prenosa.

Kako uporabiti Shockleyjevo enačbo

Krivuljo prenosa slike 5.15 lahko neposredno dosežete tudi z uporabo Shockleyeve enačbe (enačba 5.3), pod pogojem, da so podane vrednosti IDSS in Vp.

Ravni IDSS in VP določata meje krivulje za dve osi in zahtevata le risanje nekaj vmesnih točk.

Pristnost Shockleyeva enačba Enačbo 5.3 kot vir krivulje prenosa s slike 5.15 lahko popolnoma izrazimo tako, da pregledamo določene značilne ravni določene spremenljivke in nato določimo ustrezno raven druge spremenljivke na naslednji način:

To ustreza ploskvi, prikazani na sliki 5.15.

Upoštevajte, kako natančno se v zgornjih izračunih ravna z negativnimi znaki za VGS in VP. Izpustitev niti enega negativnega znaka bi lahko privedla do popolnoma napačnega rezultata.

Iz zgornje razprave je povsem jasno, da lahko, če imamo vrednosti IDSS in VP (na katere se lahko sklicuje iz podatkovnega lista), hitro določimo vrednost ID za katero koli velikost VGS.

Po drugi strani pa lahko s pomočjo standardne algebre izpeljemo enačbo (z enačbo 5.3) za nastalo raven VGS za določeno stopnjo ID.

To bi lahko izpeljali zelo preprosto, da bi dobili:

Zdaj preverimo zgornjo enačbo z določitvijo ravni VGS, ki proizvaja odtočni tok 4,5 mA za MOSFET, ki ima značilnosti, ki se ujemajo s sliko 5.15.

Rezultat preveri enačbo v skladu s sliko 5.15.

Uporaba okrajšane metode

Ker moramo precej pogosto narisati krivuljo prenosa, bi bilo morda primerno, da dobimo stenografsko tehniko za risanje krivulje. Zaželena metoda bi bila, ki uporabniku omogoča hitro in učinkovito risanje krivulje, ne da bi pri tem ogrozila natančnost.

Enačba 5.3, ki smo se je naučili zgoraj, je zasnovana tako, da določene ravni VGS proizvajajo ravni ID, ki si jih lahko zapomnimo pri uporabi kot točke ploskve med risanjem prenosne krivulje. Če določimo VGS kot 1/2 vrednosti odklopa VP, lahko nastalo raven ID določimo z uporabo Shockleyeve enačbe na naslednji način:

Treba je opozoriti, da zgornja enačba ni ustvarjena za določeno raven VP. Enačba je splošna oblika za vse ravni VP, če je VGS = VP / 2. Rezultat enačbe kaže, da bo odtočni tok vedno 1/4 stopnje nasičenosti IDSS, če ima napetost od vrat do vira vrednost, ki je 50% manjša od vrednosti odklopa.

Upoštevajte, da je raven ID za VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V, kot kaže slika 5.15

Če izberemo ID = IDSS / 2 in ga nadomestimo v enačbo 5.6, dobimo naslednje rezultate:

Čeprav je mogoče določiti nadaljnje število točk, lahko zadostno natančnost preprosto dosežemo z risanjem prenosne krivulje z uporabo samo 4 točkovnih točk, kot je določeno zgoraj in tudi v tabeli 5.1 spodaj.

V večini primerov lahko s pomočjo VGS = VP / 2 uporabimo samo grafično točko, medtem ko nam presečišča osi pri IDSS in VP dajo krivuljo, ki je dovolj zanesljiva za večino analize.