Ülekande omadused

Transistorides võib ülekandeomadusi mõista kui väljundvoolu joonistamist sisendit kontrolliva suuruse suhtes, mis näitab graafikul kujutatud kõveras muutujate otsest ülekannet sisendist väljundini.

Me teame, et bipolaarse ristmiku transistori (BJT) korral on väljundkollektori voolu IC ja juhtimissisendi baasvool IB seotud parameetriga beeta , mis eeldatakse analüüsi jaoks konstantset.

Allpool toodud võrrandile viidates leiame IC ja IB vahelise lineaarse seose. Kui teeme IB taseme 2x, siis kahekordistub ka IC proportsionaalselt.

Kuid kahjuks ei pruugi seda mugavat lineaarset suhet JFET-ides saavutada nende sisendi ja väljundi ulatuses. Pigem on seos äravooluvoolu ID ja väravapinge VGS vahel määratletud järgmisega: Shockley võrrand :

Siin saab ruuduline avaldis vastutuse mittelineaarse vastuse eest ID-s ja VGS-is, mis põhjustab kõvera, mis kasvab eksponentsiaalselt, kuna VGS-i suurus väheneb.

Kuigi alalisvoolu analüüsi jaoks oleks matemaatilist lähenemist lihtsam rakendada, võib graafiline viis vajada ülaltoodud võrrandi joonistamist.

See võib esitada kõnealuse seadme ja identsete muutujatega seotud võrguvõrrandite joonistamise.

Lahenduse leiame kahe kõvera lõikepunkti vaadates.

Pidage meeles, et graafilise meetodi kasutamisel ei mõjuta võrgu, kus seade on rakendatud, seadme omadusi.

Kahe kõvera ristumiskoha muutudes muudab see ka võrgu võrrandit, kuid see ei mõjuta ülaltoodud Eq, 5.3 määratletud ülekandekõverat.

Seetõttu võime üldiselt öelda, et:

Shockley võrrandiga määratletud edastusomadusi ei mõjuta võrk, kus seade on rakendatud.

Siirdekõvera saame Shockley võrrandi abil või väljundi omaduste põhjal nagu on kujutatud joonisel 5.10

Alloleval joonisel näeme kahte graafikut. Vertikaalne joon mõõdab kahe graafiku milliamperit.

Üks graafik joonistab äravooluvoolu ID versus äravoolu-allika pinge VDS, teine ​​graafik - tühjendusvool versus värava-allika pinge või ID vs VGS.

Y-telje paremal küljel näidatud äravooluomaduste abil saame tõmmata horisontaaljoone, mis algab kõvera küllastuspiirkonnast, mis on näidatud VGS = 0 V, kuni ID-ni näidatud teljeni.

Nii saavutatud kahe graafiku praegune tase on IDSS.

ID vs VGS kõvera lõikepunkt on järgmine, kuna vertikaaltelg on defineeritud kui VGS = 0 V

Pange tähele, et äravoolu omadused näitavad suhet ühe äravoolu väljundsuuruse ja teise äravoolu väljundsuuruse vahel, kusjuures kahte telge tõlgendatakse muutujate abil MOSFET-i omaduste samas piirkonnas.

Seega saab ülekandeomadusi määratleda kui MOSFET-i äravoolu graafikut graafiku või sisendi juhtimisena toimiva signaali või signaali suhtes.

Selle tulemuseks on otsene ülekanne sisend- / väljundmuutujate vahel, kui kõverat kasutatakse joonisel 5.15 vasakul. Kui see oleks olnud lineaarne seos, oleks ID vs VGS graafik olnud sirge kogu IDSS-is ja VP-s.

Kuid selle tulemuseks on paraboolne kõver VGS-i vertikaalse vahekauguse tõttu, mis astub üle äravooluomaduste, mis väheneb märgatavalt, kui VGS muutub järjest negatiivsemaks, joonisel 5.15.

Kui võrrelda ruumi VGS = 0 V ja VGS = -1V vahel VS = -3 V ja näpistamise vahel, näeme, et erinevus on identne, kuigi see on ID-väärtuse jaoks palju erinev.

Oleme võimelised tuvastama ülekandekõvera teise punkti, tõmmates horisontaaljoone VGS = -1 V kõveralt kuni ID teljeni ja laiendades seda seejärel teisele teljele.

Pange tähele, et VGS = - 1V ülekandekõvera alumisel teljel, kui ID = 4,5 mA.

Pange tähele ka seda, et ID määratluses VGS = 0 V ja -1 V korral kasutatakse ID küllastustasemeid, samas kui oomiline piirkond jäetakse tähelepanuta.

Edasi liikudes saame VGS = -2 V ja - 3V abil ülekandekõvera graafiku lõpule viia.

Kuidas rakendada Shockley võrrandit

Samuti saate otse saavutada joonise 5.15 ülekandekõvera, rakendades Shockley võrrandit (Eq.5.3), tingimusel et on antud IDSS ja Vp väärtused.

IDSS- ja VP-tasemed määravad kahe telje kõvera piirid ja vajavad ainult mõne vahepunkti joonestamist.

Genuinenessof Shockley võrrand Eq.5.3 kui joonise 5.15 ülekandekõvera allikat saab täiuslikult väljendada, kontrollides konkreetse muutuja teatud eristavaid tasemeid ja määrates seejärel teise muutuja vastava taseme järgmisel viisil:

See sobib joonisel 5.15 näidatud joonisega.

Jälgige, kui hoolikalt hallatakse VGS ja VP negatiivseid märke ülaltoodud arvutuste abil. Isegi ühe negatiivse märgi puudumine võib viia täiesti eksliku tulemuseni.

Ülaltoodud arutelu põhjal on üsna selge, et kui meil on IDSS ja VP väärtused (millele saab viidata andmelehelt), saame kiiresti määrata ID väärtuse mis tahes VGS-i suurusjärgus.

Teisest küljest saame standardse algebra kaudu tuletada võrrandi (Eq.5.3 kaudu) saadud VGS-i taseme jaoks antud ID taseme jaoks.

Selle võib tuletada üsna lihtsalt, et saada:

Nüüd kontrollime ülaltoodud võrrandit, määrates VGS-i taseme, mis tekitab joonisele 5.15 vastavate omadustega MOSFET-i äravooluvoolu 4,5 mA.

Tulemus kinnitab võrrandi vastavuse joonisele 5.15.

Kiirmeetodi kasutamine

Kuna peame ülekandekõverat joonistama üsna sageli, võib kõvera joonistamiseks olla mugav saada lühikirjeldustehnika. Soovitav oleks meetod, mis võimaldab kasutajal joonistada kõver kiiresti ja tõhusalt, täpsust kahjustamata.

Eespool teada saadud võrrand 5.3 on loodud nii, et konkreetsed VGS-i tasemed toodavad ID tasemeid, mida saab meeles pidada ülekandekõvera joonistamisel graafiku punktidena kasutamise eest. Kui määrame VGS 1/2 nihutatavast väärtusest VP, saab saadud ID taseme määrata Shockley võrrandi abil järgmiselt:

Tuleb märkida, et ülaltoodud võrrandit pole loodud konkreetse VP taseme jaoks. Võrrand on kõigi VP-tasandite üldine vorm seni, kuni VGS = VP / 2. Võrrandi tulemus viitab sellele, et äravooluvool on alati 1/4 küllastustaseme IDSS-st, kui värava-allika pinge väärtus on 50% väiksem kui nihutamise väärtus.

Pange tähele, et VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V ID tase vastavalt joonisele 5.15

Valides ID = IDSS / 2 ja asendades selle ekvivalendiga 5.6, saame järgmised tulemused:

Ehkki on võimalik kindlaks määrata täiendavaid arvupunkte, saab piisava täpsuse saavutada lihtsalt ülekandekõvera joonistamise abil, kasutades ainult 4 graafikapunkti, nagu on määratletud eespool ja ka allpool tabelis 5.1.

Enamikul juhtudel saame kasutada ainult joonestuspunkti, kasutades VGS = VP / 2, samal ajal kui telje ristumiskohad IDSS-is ja VP annavad meile enamiku analüüsi jaoks piisavalt usaldusväärse kõvera.