Statikus paramétereket térvezérlésű tranzisztor elmélet és gyakorlat - a helyszíni mérnök Zadorozhnogo
Statikus paraméterei FET: elmélet és gyakorlat
Érdeklődés a statikus paraméterei a térvezérlésű tranzisztor a pn átmenetet a kapu, mint például a kezdeti áram és feszültség cut-off, megnyilvánult elsősorban mérnökök és a rádió amatőrök vagy mint megadott kézikönyvekben teljesítmény összehasonlítások különböző típusú tranzisztorok, vagy azzal kapcsolatban a kiválasztási hasonló paramétereinek tranzisztorok a differenciál szakaszban. Ebben a cikkben fogunk összpontosítani használatának statikus paraméterek kiszámítása rendszerek FET.
1. ábra. adott feltételes grafikai kijelölése térvezérlésű tranzisztor n-csatornás és p-N kontroll találkozásánál a kapu:
Ris.1Uslovnoe grafikus szimbólum mező n-csatornás és p-n-átmenet a kapu.
Jelölés következtetéseit ennek megfelelően az alábbiak szerint:
G (Gate) - kaput;
S (Forrás) - forrás;
D (Drain) - lefolyás.
A fő paraméterek a statikus térvezérlésű tranzisztor egy p-n átmenet a kapu a kezdeti feszültség és a leeresztő aktuális cutoff. A kezdeti leeresztő aktuális a FET definiáljuk átfolyó áram a csatornát egy adott állandó drain-forrás feszültség értéke nulla, és a kapu-forrás feszültség. Az angol nyelvű műszaki dokumentáció, ez az opció nevezik IDSS.
kikapcsolási feszültsége - ez a küszöbérték az a kapu-forrás feszültség, amelynél az áram keresztül FET csatorna nem változik, és szinte nulla. Azt is mérik fix érték drain-source feszültséget és az angol dokumentum jelöljük VGS (ki) vagy kevesebb, mint Vp.
Mivel az erősítőelemnek FET működtetjük egy elég nagy lefolyó-forrás feszültség VDS - a grafikont a család kimeneti jellemzői a tranzisztor van elrendezve a feszültség telítési tartományban. Ez azt jelenti, hogy a jelenlegi keresztül a FET-csatorna - csatorna aktuális azonosító. - attól függ, lényegében csak a nagysága a kapu-forrás feszültség VGS. Ez a függőség a leeresztő aktuális azonosító a FET kapu-forrás feszültség VGS a bemeneti leírja az úgynevezett transzfer tranzisztor jellemző. A tranzisztorok kontroll p-n átmenet ez általában megközelítőleg a következő kifejezés:
Így a drain áram a FET a feszültség változását saját kapuja változik négyzetesen. Grafikusan ez a függés szemlélteti a 2. ábrán látható diagramot:
Ris.2.Primer közelítése függően leeresztő aktuális azonosító versus gate-forrás feszültség VGS a másodfokú függvény kezdeti leeresztő aktuális IDSS = 9,5 mA, és egy kikapcsolási feszültségű VGS (off) = -2,8 V.
Ez a változás a csatorna aktuális azonosító a változás a gate-forrás feszültség VGS és nyilvánvaló erősítő tulajdonságait a FET. Mennyiségileg, ezek a tulajdonságok jellemzik ezt a paramétert, mint a meredeksége, meghatározása a következő:
Magától értetődik, hogy a lejtőn értéke, kifejezve a statikus paraméterek IDSS FET és VGS (off). úgy állíthatjuk elő, megkülönböztetve a kifejezés a transzfer jellemzők (1) a dVGS:
Azaz, egy tranzisztor, melynek ismert értéke kezdeti leeresztő aktuális IDSS és kikapcsolási feszültsége VGS (off) egy adott gate-forrás feszültség VGS meredeksége transzfer karakterisztika lehet képlettel számítottuk ki:
vagy uchitiyvaya egyenlőség:
megkapjuk egy másik kifejezés a lejtőn egy meghatározott drain áram ID:
Beállítása az operációs pont
A 3. ábra a fő áramköri kapcsolási FET egy kontroll p-n átmenetet a kapu:
a) amplifikáljuk szakaszban egy közös forrásból;
b) a forrás követőt;
c) kétpólusú - jelenlegi stabilizátor.
Ris.3Osnovnye áramköri kapcsolási FET vezérlésére p-n-átmenet a kapunál.
Mindezen rendszerek beállításához a kívánt értéket a leeresztő aktuális azonosító tartalmazza az áramkörben a forrás RS ellenállás. térvezérlésű tranzisztor kapu potenciál egyenlő a potenciális az áramköri kimenet alsó Ez az ellenállás, így a leeresztő aktuális azonosító. gate-source feszültség VGS és RS ellenállása elemi összekötve Ohm-törvény:
RS ellenállás kiszámítása beállításához a kívánt leeresztő aktuális azonosító a FET az ismert érték a kezdeti lefolyó aktuális IDSS és kikapcsolási feszültsége VGS (off) is lehet előállítani alapján a kifejezés a transzfer karakterisztika (1):
ahonnan kapjuk:
Elosztva mindkét oldalán (6) a RS és, figyelembe véve az expressziós (5). kapjuk:
Ennek megfelelően, a kifejezés az RS ellenállás értéke a következő alakban:
Elmélet és gyakorlat
Haladva a fenti matematikai számítások logikus feltételezni, hogy, hogy mérjük a kezdeti érték és a csatorna aktuális IDSS kikapcsolási feszültsége VGS (off) - alapvető statikus paraméterek térvezérlésű tranzisztor egy ellenőrző kapu pn átmenetet, - meg tudja határozni a lejtőn a transzfer karakterisztika a tranzisztor egy adott működési pontot, vagy állítsa a működési pont a tranzisztor úgy, hogy megkapjuk a kívánt meredekség értékét, kiszámítja a paramétereket a többi áramköri elemek, és így tovább. De a gyakorlati eredmények többnyire messze a becsült s.
A [2] is megállapították, hogy a mért érték a kikapcsolási feszültsége VGS (off). ahol a nagysága a leeresztő aktuális azonosító lesz nulla, vagy egyenlő egy néhány mikroam, „nem mindig eleget egyenletet (1). ezért sokkal kényelmesebb kiszámításához a függvény értéke a VGS, és a kapott extrapolált egyenesen az aktuális értékek ID = 0”.
Mivel ez a legpontosabb meghatározása az átviteli jellemzői a FET a kontroll p-n átmenetet a kapun, a cut-off feszültség értéket VGS (off) egy adott tranzisztor fontos csak, mint a paraméter az expressziós (1). amelyben egy expressziós a leginkább megfelel a valós átviteli karakterisztikáját a tranzisztor. Ugyanez mondható el a nagysága a kezdeti drain áram IDSS. Így lehet, hogy közvetlen mérésére statikus paraméterek kevés gyakorlati értelme FET, mivel ezek a paraméterek nem írják le kellő pontossággal, az átadás tranzisztor jellemző.
A gyakorlatban, a tervezés során áramkörök erősítő fokozatok FET a kontroll p-n átmenetet a kapu a mód munkájuk sosem úgy választjuk meg, hogy a kapu-forrás feszültség VGS közel volt a cut-off feszültség VGS (off), vagy nulla. Következésképpen, nincs szükség, hogy leírja a transzfer karakterisztika (1) teljes hosszában az ID = 0 ID = IDSS. elég ahhoz, hogy azt egy bizonyos üzemi részén ID1 = ID (VGS1) az ID2 = ID (VGS2). Ehhez meg fogja oldani a következő probléma.
Tegyük fel, hogy a kapott érték mérésével a lefolyó aktuális ID1 és ID2, illetve, hogy két, egymástól bizonyos távolságban gate-forrás feszültség VGS1 és VGS2 értékek:
Megoldása egyenletek (9) képest a kezdeti lefolyó aktuális érték és a kikapcsolási feszültsége, megkapjuk a megfelelő valódi átviteli jellemző paramétereit (1) képletű.
Először határozza meg az értéket. Ehhez elosztjuk a második egyenlet az első vágni, és kap egy egyenletet egy ismeretlen, ami megoldódik:
Így a kívánt értéket a kikapcsolási feszültsége a általános képletű (1) egyenlet adja meg:
A megfelelő kezdeti aktuális értékét úgy számítjuk ki, hogy ebben az esetben az áramlás nyert (10) képletű a vágási feszültség értékét a következő kifejezés nyert (1) képlet:
Képletek alapján számítandó (10) és (11) az értékek a kikapcsolási feszültsége és a lefolyó aktuális után a kezdeti szubsztitúció képletű (1) kell adni pontosabb megfelelő általános képletű valós átviteli karakterisztikáját a FET. A tesztet végeztük ellenőrző mérések paraméterek tizenkét FET négyféle - három minden egyes típusú tranzisztor.
Az eljárás mérésére minden egyes tranzisztor a következő. Először mértük a kezdeti drain áram IDSS és cut-off feszültség VGS (ki) a FET. Ezután értékek kapu forráskódú feszültségek VGS1 és VGS2 mértük két megfelelő aktuális értékeket őket Photo ID1 és ID2. több térközzel nullától VGS = VGS (off) és a kezdeti leeresztő aktuális IDSS. Csere VGS1. VGS2. ID1 és ID2 a (10) képletű és (11) után a kívánt értékeket, és. Ahhoz, hogy hasonlítsa össze, amit a pár FET paraméterek - IDSS és VGS (off), vagy mindkettő, - behelyettesítése után az (1) képlet ad pontosabb illesztést a képlet transzfer karakterisztika valós FET, a leeresztő jelenlegi FET állították megközelítőleg egyenlő fele a mért érték a kezdeti drain áram IDSS. vagyis valahol a közepén a transzfer tranzisztor jellemző, majd a mérés megfelelő áramot a kapu-forrás feszültség. Az így kapott értékeket ID0 és VGS0 - a koordinátáit egy tetszőleges munkapontja a FET annak átviteli karakterisztikáját. VGS0're most helyettesíti az érték a képlet (1) egy pár első paraméterek IDSS és VGS (off). majd, és hasonlítsa össze a két számított értékek a mért csatorna aktuális ID0.
A mérések eredményeit tizenkét FET-ek láthatók az alábbi táblázatban.
A mért értékek a statikus paraméterek
kétszínben hiba értékek önmagukért beszélnek. Ha összehasonlítjuk a grafika a transzfer jellemző, hasonló a 2. ábrán látható. a vonal által épített értékek (;), tartandó sokkal közelebb áll a pont (VGS0; ID0), kialakítani, mint a mért kikapcsolási feszültsége értékek és a kezdeti drain áram (VGS (off); IDSS).
A legjobb eredményt akkor még pontosabb, ha a pontokat (VGS1; ID1) és (VGS2; ID2), hogy a határ szűkebb szegmense az átviteli karakterisztika a FET, amelyben működni fog egy igazi áramkört. Hangsúlyozni kell, hogy ez a módszer meghatározására statikus paraméterek FET tranzisztorok elengedhetetlen egy nagy kezdeti áram folyik, például mint a J310.
- Bocharov, LN „FET”; Budapest, kiadói "Rádió és kommunikáció", 1984;
- Tietze U. K. Schenk "félvezető áramköri kialakítás"; fordítás német; Budapest kiadó "World" 1982.