عملکرد MOSFET
اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحیم فصل 3 عملکرد MOSFET
اسلاید 2: MOSFETMOSFET : Metal-oxide- semiconductor Field Effect Transistorماسفت افزایشی : مهم ترین و پر کاربردترین ترانزیستور اثر میدان
اسلاید 3: افزایشیMOSFETساختار و عملکرد فیزیکی ماسفت کانال N در زیر لایه نوع P
اسلاید 4: کار بدون ولتاژ گیت 0=VGVDS=0 یا VDS>0 دو دیود پشت به پشت متوالیجریان = صفر ( مقاومت بینهایت)
اسلاید 5: ایجاد کانال برای عبور جریان 0,V GS > 0 = V DSولتاژ آستانه Vt= = ولتاژی که به ازای آن کانال شکل می گیرد. Vt(NMOS)>0 , 1<Vt<3کانال القایی= لایه وارون شده (سطح زیر لایه از نوع P به نوع N تبدیل شده)
اسلاید 6: ایجاد کانال برای عبور جریان 0,V GS > 0 = V DSولتاژ آستانه Vt= = ولتاژی که به ازای آن کانال شکل می گیرد. Vt(NMOS)>0 , 1<Vt<3کانال القایی= لایه وارون شده (سطح زیر لایه از نوع P به نوع N تبدیل شده)
اسلاید 7: VDS=0 VDS کانال تازه القا شده و عبور جریان با اعمالVGS=Vt VDS=0.1 ~0.2V کانال القایی داریم + جریان ناچیزVGS> Vt , VDS=0.1 ~0.2V ماسفت به صورت مقاومت خطی وابسته به VGSعمل می کند (افزایش عمق کانال ) کانال از ابتدا وجود نداشت و بعد از اعمال ولتاژ تشکیل شد. به همین علت نام این ماسفت را افزایشی گذاشته اند.IG=0, ID=IS
اسلاید 8: شکل گیری خازن توسط گیت وبدنه با عایق Sio2 وجود میدان الکتریکی عمودی بر اثر بارهای القایی: کنترل بار کانال (کنترل رسانایی کانال)کنترل جریان عبوری از کانال هنگام اعمال ولتاژ VDS
اسلاید 9: مشخصه ID-VDSبا اعمال VGS>Vt و VDSکم عملکرد ماسفت بصورت مقاومت خطی کاهش مقاومت VGS>Vt مقاومت بینهایت VGS≤Vt
اسلاید 10: V GS > V t ,V DSبا افزایش MOSFETکار VDS ولتاژی بین دو سر کانال اعمال می شود از سورس به درین ولتاژ صفر تا VDS می افتد.
اسلاید 11: ولتاژ بین گیت و نقاط کانال از VGS در سورس تا VGS-VDS در درین کاهش می یابد.عمق کانال وابسته به این ولتاژ استکانال عمق یکسانی ندارد(کانال مخروطی)کمترین عمقکانال مخروطی
اسلاید 12: تا حدی که ولتاژ بین گیت و کانال در سردرین به Vt برسد یعنی VGS-VDS=Vtعمق کانال در سر درین به صفر می رسد (کانال مسدود شده است)در تئوری جریان ID در مقدار مربوط به VDS=VGS-Vt ثابت می ماندID در این مقدار اشباع می شود و ماسفت وارد ناحیه اشباع می شود.ولتاژاشباع VDS=VGS-Vt
اسلاید 13: مشخصه I D - V DS
اسلاید 14: عملکرد ماسفت در ناحیه زیر آستانهVGS<Vtجریان کاملا قطع نیست .به ازای VGS نزدیک به Vt جریان درین کوچک ( جریان زیر آستانه) رابطه ID با ولتاژ VGS نمایی.
اسلاید 15: مدولاسیون طول کانالجزء پارامترهای ماسفتمقدار ثابت مثبت مشاهده تغییرطول کانال با تغییر ولتاژ درین-سورس در عمل2
اسلاید 16: PMOSزیر لایه نوع N کانال نوع Pحامل های بار حفره Vtو VDS و و VGS منفی اندبرای تشکیل کانال اعمال Vt<0 و VDS<0 مزیت NMOS به PMOS1- قابلیت کوچکتر ساختن2- سرعت بالاتر3- ولتاژ تغذیه کوچکتر علت بررسی PMOS 1- کاربرد در مدارات مجتمع 2- کاربرد در مدارات CMOS
اسلاید 17: CMOSNMOS+ PMOSرایج ترین تکنولوژی در مدار مجتمع ماسفت و در مدارات دیجیتال و آنالوگ
اسلاید 18: نمادهای مداریجهت پیوند PNگیتسورسدرینبدنهکانالعایق
اسلاید 19: افزایشیMOSFET مشخصه های جریان- ولتاژVGD≥Vtسه ناحیه عملکردی
اسلاید 20: در ناحیه خطی در نزدیکی مبدء و به شرط VDS کوچک که بتوان از مربع VDS صرف نظر کرد:
اسلاید 21: با دو شرط:VGS> VtVDS≥VGS-Vtجریان ثابت معادل یک منبع جریان ثابتدر ناحیه اشباع
اسلاید 22: P-کانال MOSFETمشخصه هایµn=2.5µpدرw/L ثابتKn>kp
اسلاید 23: تخلیه ایMOSFETبر خلاف ماسفت افزایشی از ابتدا در آن کانال تعبیه شده است.با اعمال VDS و VGS=0 جریان ID برقرار می شود.کنترل عمق و رسانایی کانال با ولتاژ VGS VGS>0 عمق کانال VGS<0 کاهش تعداد حامل ها VGS آنقدر منفی تخلیه کامل حامل ها از کانال ID=0 حتی با وجود VDS ( ولتاژ آستانه NMOS تخلیه ای)
اسلاید 24: تخلیه ایMOSFET
اسلاید 25: تخلیه ایMOSFETدر وجه کاهشی مشخصه ID-VDS، NMOS تخلیه ای مشابه با NMOS افزایشی است با این تفاوت که Vt در NMOS تخلیه ای منفی است. VGS<0 در وجه کاهشیVGS>0 در وجه افزایشی
اسلاید 26: تخلیه ایMOSFETکانال
اسلاید 27:
اسلاید 28: اثر بدنه اتصال سورس به بدنه VSB=0 و بدنه دیگر نقشی ندارد.در ساخت چند ماسفت بر روی یک بدنه VSB=0 بدنه تاثیرگذار می شود.بدنه در NMOS به منفی ترین ولتاژ ( برخلاف PMOS )Vt0 : ولتاژ آستانه به ازای VSB=0 : پارامتر فرآیند ساخت : پارامتر فیزیکی تغییر VSB تغییر Vt تغییر ID پس بدنه به صورت گیت دیگر بر روی ID تاثیر می گذارد.
اسلاید 29: اثر دما t = 1°C Vt(2mV ) ID K ID IDاثر K غالب
اسلاید 30: پدیده شکست و حفاظت ورودی VD (بین درین و بدنه)PN شکست بهمنی پیوند50 <VD<100 IDVGS > 50 شکست اکسید گیتبرای جلوگیری از انباشته شدن بار بر روی خازن گیت ماسفتاستفاده از دیودهای محافظ در ورودی مدار
اسلاید 31: مثال3-1
اسلاید 32: مثال3-2
اسلاید 33: تمرین
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.