Курс 9
Курс 9. MOS транзисторни режими От Dimitri galayko Élec-info обучаваща единица за ACSI магистър в UPMC октомври-декември 005 г. В този документ MOS транзисторът се третира като електронен компонент. Счита се, че четецът има познания за структурата и принципа на действие на MOS транзистора. Обобщение на статичните характеристики на MOS транзистор MOS транзистор с n канал (nmos) в режим на обогатяване е представен на електрическа диаграма от един от символите на фигурата. Първият символ обозначава транзистор, достъпен от четири точки (дренаж, източник, порта и субстрат (насипно състояние)). MOS транзисторът е симетрична структура по отношение на канализацията и източника: неговият символ също е. Вторият символ обозначава MOS транзистор, в който източникът е свързан към субстрата вътре в компонента. Следователно субстратът и източникът не са достъпни като независими терминали. Следователно тази структура не е симетрична; при източника е нарисувана стрелка. Той показва реалната посока на тока в канала. Уравнението, описващо работата на MOS транзистор в статични условия, е написано по следния начин:
G D B G D a) S b) S Фиг. Символи на обогатен nmos транзистор: a) MOS транзистор, достъпен от тези четири терминала, b) MOS транзистор, чийто източник е свързан към основата (насипно състояние). 0, U GS U th I D = f (u GS, U DS) = (W L µ nc вол (U GS U th) U DS) U DS, < UDS U th. () W L µnc < ox (U GS U th ) UDS U GS U th U GS >U th Транзисторът може да бъде представен като квадрупол, чиито входни клеми са портата и източника, изходните терминали са източника и канализацията (фигура). По този начин, на входа имаме напрежение източник на порта U GS и ток IG, на изхода напрежение източник източник U DS и ток на източване I D. I = IDI = IGU = U DS U = U GS Фиг. . Транзистор като квадрупол. В статичен режим токът на портата е нула, тъй като портата е електрически изолирана от канала: I G = 0. ()
5 I D = f (U DS) (4) UGS = const. За да осъзнаем значението на тази втора графика, трябва да се разбере, че MOS транзисторът е нелинеен дипол, чиято характеристика на токовото напрежение се контролира от напрежение. Диполът се формира от канала и то е напрежението на порта-източник, което задава неговата характеристика на токовото напрежение. По този начин, изходната характеристика на транзистора е характеристиката на токовото напрежение на дипола, която транзисторът представлява на изхода, т.е. между канализацията и източника. Обикновено се визуализира семейство от характерни графики на токово напрежение на дипола източник на източване за различни напрежения U GS (фигура 5). Характеристика на трансмисията на транзистор в режим на насищане Семейство изходни характеристики на транзистор U GS = 7 V.5.5 U GS = 6 VID, AID, AU GS = 5 V 0.5 0.5 U GS = 4 V 0 0 3 4 5 6 7 8 U GS, VU GS = 3 VU GS = V 0 0 5 0 5 0 U DS, V Фиг. 5 Предавателна характеристика и изходна характеристика на MOS транзистор. Транзистор в режим на малък сигнал В режим на малък сигнал нелинейният елемент работи непрекъснато в един режим, като използва области от неговите характеристики