Perkėlimo charakteristikos

Transistoruose perdavimo charakteristikos gali būti suprantamos kaip išvesties srovės braižymas atsižvelgiant į įvesties kontrolinį dydį, kuris grafike pavaizduotoje kreivėje rodo tiesioginį kintamųjų „perdavimą“ iš įėjimo į išvestį.

Mes žinome, kad bipolinio jungiamojo tranzistoriaus (BJT) išėjimo kolektoriaus srovė IC ir valdymo įvesties pagrindo srovė IB yra susijusios pagal parametrą beta versija , kuris laikomas pastoviu analizei atlikti.

Remdamiesi žemiau pateikta lygtimi, randame linijinį ryšį tarp IC ir IB. Jei IB lygį padarysime 2x, tada IC taip pat padvigubės.

Deja, šis patogus tiesinis ryšys gali būti neįmanomas JFET, atsižvelgiant į jų įvesties ir išvesties dydžius. Atvirkščiai, santykį tarp nutekėjimo srovės ID ir vartų įtampos VGS apibrėžia Shockley lygtis :

Čia kvadrato išraiška tampa atsakinga už nelinijinį atsaką per ID ir VGS, dėl ko kreivė auga eksponentiškai, nes sumažėja VGS dydis.

Nors nuolatinės srovės analizei būtų lengviau įgyvendinti matematinį metodą, grafiniam būdui gali reikėti nubrėžti aukščiau pateiktą lygtį.

Tai gali pateikti aptariamą įrenginį ir tinklo lygčių, susijusių su vienodais kintamaisiais, braižymą.

Sprendimą randame pažvelgę ​​į dviejų kreivių susikirtimo tašką.

Atminkite, kad kai naudojate grafinį metodą, tinklas, kuriame įdiegtas įrenginys, neturi įtakos įrenginio charakteristikoms.

Keičiantis dviejų kreivių sankirtai, ji keičia ir tinklo lygtį, tačiau tai neturi įtakos perdavimo kreivei, apibrėžtai aukščiau esančiu Eq, 5.3.

Todėl apskritai galime pasakyti, kad:

„Shockley“ lygtyje apibrėžta perdavimo charakteristika neturi įtakos tinklui, kuriame įdiegtas įrenginys.

Perkėlimo kreivę galime gauti naudodami Shockley lygtį arba išvesties charakteristikas kaip pavaizduota 5.10 pav

Žemiau esančiame paveikslėlyje galime pamatyti du grafikus. Vertikali linija matuoja milimetrus dviem grafikams.

Viename grafike pavaizduota nutekėjimo srovės ID, palyginti su nutekėjimo į šaltinį įtampa VDS, antrame grafike pavaizduota nutekėjimo srovė, palyginti su vartų ir šaltinių įtampa arba ID, palyginti su VGS.

Naudodamiesi nutekėjimo charakteristikomis, parodytomis dešinėje „y“ ašies pusėje, mes galime nubrėžti horizontalią liniją, prasidedančią nuo kreivės prisotinimo srities, parodytos kaip VGS = 0 V, iki ašies, parodytos kaip ID.

Dabartinis tokiu būdu pasiektas dviejų grafikų lygis yra IDSS.

Susikirtimo taškas ID ir VGS kreivėje bus toks, koks pateiktas žemiau, nes vertikali ašis apibrėžiama kaip VGS = 0 V

Atkreipkite dėmesį, kad nutekėjimo charakteristikos rodo santykį tarp vieno nutekėjimo išėjimo dydžio su kito nutekėjimo išėjimo dydžiu, kur abi ašys yra aiškinamos kintamaisiais tame pačiame MOSFET charakteristikų regione.

Taigi perdavimo charakteristikas galima apibrėžti kaip MOSFET nutekėjimo srovės diagramą, palyginti su kiekiu arba signalu, veikiančiu kaip įvesties valdiklį.

Todėl kreivė naudojama kairėje 5.15 pav., Todėl tiesioginis „perdavimas“ per įvesties / išvesties kintamuosius. Jei tai būtų buvę tiesiniai santykiai, ID ir VGS diagrama būtų buvusi tiesi per IDSS ir VP.

Tačiau dėl to dėl VGS vertikalaus atstumo, einančio per nutekėjimo charakteristikas, susidaro parabolinė kreivė, kuri pastebimai sumažėja, kai VGS tampa vis neigiamesnė, 5.15 pav.

Jei palygintume tarpą tarp VGS = 0 V ir VGS = -1V su tarpu tarp VS = -3 V ir prispaudimo, pamatytume, kad skirtumas yra identiškas, nors ir labai skiriasi nuo ID vertės.

Mes galime nustatyti kitą perdavimo kreivės tašką, nubrėždami horizontalią liniją nuo VGS = -1 V kreivės iki ID ašies ir vėliau ją pratęsdami iki kitos ašies.

Stebėkite, kad apatinėje perdavimo kreivės ašyje VGS = - 1V, kai ID = 4,5 mA.

Taip pat atkreipkite dėmesį, kad ID apibrėžime esant VGS = 0 V ir -1 V, naudojami ID prisotinimo lygiai, o ominės srities - nepaisoma.

Žengdami toliau į priekį, kai VGS = -2 V ir - 3V, mes galime užbaigti perdavimo kreivės diagramą.

Kaip pritaikyti „Shockley“ lygtį

Taip pat galite tiesiogiai pasiekti 5.15 pav. Perdavimo kreivę, pritaikydami Shockley lygtį (Eq.5.3), jei pateikiamos IDSS ir Vp vertės.

IDSS ir VP lygiai apibrėžia kreivės ribas dviem ašims, todėl reikia nubrėžti tik keletą tarpinių taškų.

Tikrumas Shockley lygtis 5.3 ekvivalentą, kaip 5.15 pav. Perdavimo kreivės šaltinį, galima puikiai išreikšti tikrinant tam tikrus skiriamuosius konkretaus kintamojo lygius ir tada nustatant atitinkamą kito kintamojo lygį tokiu būdu:

Tai sutampa su 5.15 pav.

Stebėkite, kaip kruopščiai valdomi neigiami VGS ir VP ženklai atliekant aukščiau pateiktus skaičiavimus. Praleidus nors vieną neigiamą ženklą, rezultatas gali būti visiškai klaidingas.

Iš pirmiau pateiktos diskusijos aišku, kad jei turime IDSS ir VP reikšmes (kurias galima nurodyti iš duomenų lapo), galime greitai nustatyti bet kokio VGS dydžio ID vertę.

Kita vertus, per standartinę algebrą galime gauti lygtį (per Eq.5.3), gautam VGS lygiui tam tikram ID lygiui.

Tai galima išgauti paprastai, norint gauti:

Dabar patikrinkime aukščiau pateiktą lygtį nustatydami VGS lygį, kuris sukuria 4,5 mA nutekėjimo srovę MOSFET, kurio charakteristikos atitinka 5.15 pav.

Rezultatas patikrina lygtį, kaip ji atitinka 5.15 pav.

Naudojant stenografijos metodą

Kadangi perkėlimo kreivę turime nubraižyti gana dažnai, gali būti patogu gauti kreivės braižymo stenografijos techniką. Pageidautinas būdas būtų toks, kad vartotojas galėtų greitai ir efektyviai nubrėžti kreivę, nepakenkdamas tikslumui.

Aukščiau išmokta 5.3 lygtis sukurta taip, kad tam tikri VGS lygiai sukuria ID lygius, kuriuos galima atsiminti naudojant kaip siužeto taškus brėžiant perdavimo kreivę. Jei VGS nurodome kaip 1/2 išveržimo vertės VP, gautą ID lygį galima nustatyti naudojant „Shockley“ lygtį tokiu būdu:

Reikia pažymėti, kad aukščiau pateikta lygtis nėra sukurta konkrečiam VP lygiui. Lygtis yra bendra visų VP lygių forma tol, kol VGS = VP / 2. Lygties rezultatas rodo, kad nutekėjimo srovė visada bus 1/4 iš prisotinimo lygio IDSS tol, kol vartų-šaltinių įtampos vertė yra 50% mažesnė nei išjungimo vertė.

Atkreipkite dėmesį, kad VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V ID lygis pagal 5.15 pav.

Pasirinkę ID = IDSS / 2 ir pakeisdami jį į Eq.5.6 gausime šiuos rezultatus:

Nors galima nustatyti papildomus skaičių taškus, pakankamą tikslumo lygį galima paprasčiausiai pasiekti nubrėžus perdavimo kreivę naudojant tik 4 diagramos taškus, kaip nurodyta pirmiau ir toliau pateiktoje 5.1 lentelėje.

Daugeliu atvejų mes galime naudoti tik diagramos tašką naudodami VGS = VP / 2, o ašių sankirtos IDSS ir VP suteiks mums pakankamai patikimą kreivę daugumai analizių.