Đặc điểm chuyển nhượng

Trong các đặc tính truyền của bóng bán dẫn có thể được hiểu là biểu đồ của dòng điện đầu ra so với cường độ điều khiển đầu vào, do đó thể hiện sự “chuyển giao” trực tiếp của các biến từ đầu vào sang đầu ra trong đường cong biểu diễn trong đồ thị.

Chúng ta biết rằng đối với bóng bán dẫn đường giao nhau lưỡng cực (BJT), dòng điện cực thu đầu ra và dòng điện cơ sở đầu vào điều khiển IB có liên quan với nhau bằng tham số bản beta , được giả định là không đổi để phân tích.

Tham khảo phương trình dưới đây, chúng ta tìm thấy một mối quan hệ tuyến tính tồn tại giữa IC và IB. Nếu chúng ta làm cho mức IB tăng gấp đôi, thì IC cũng tăng gấp đôi tương ứng.

Nhưng đáng buồn là mối quan hệ tuyến tính thuận tiện này có thể không đạt được trong các JFET trên các cường độ đầu vào và đầu ra của chúng. Đúng hơn, mối quan hệ giữa ID dòng xả và điện áp cổng VGS được xác định bởi Phương trình Shockley :

Ở đây, biểu thức bình phương trở nên chịu trách nhiệm cho phản ứng phi tuyến tính trên ID và VGS, điều này làm phát sinh một đường cong tăng theo cấp số nhân, khi độ lớn của VGS giảm.

Mặc dù cách tiếp cận toán học sẽ dễ thực hiện hơn đối với phân tích dc, nhưng cách thức đồ họa có thể yêu cầu vẽ biểu đồ của phương trình trên.

Điều này có thể trình bày thiết bị được đề cập và biểu đồ của các phương trình mạng liên quan đến các biến giống nhau.

Chúng ta tìm ra lời giải bằng cách nhìn vào giao điểm của hai đường cong.

Hãy nhớ rằng khi bạn sử dụng phương pháp đồ họa, các đặc tính của thiết bị vẫn không bị ảnh hưởng bởi mạng nơi thiết bị được triển khai.

Khi giao điểm giữa hai đường cong thay đổi, nó cũng làm thay đổi phương trình mạng, nhưng điều này không ảnh hưởng đến đường cong truyền tải được xác định bởi phương trình trên, 5.3.

Do đó, nói chung chúng ta có thể nói rằng:

Đặc tính truyền được xác định bởi Phương trình Shockley không bị ảnh hưởng bởi mạng nơi thiết bị được triển khai.

Chúng ta có thể nhận được đường cong chuyển bằng cách sử dụng phương trình Shockley hoặc từ các đặc tính đầu ra như được mô tả trong Hình 5.10

Trong hình dưới đây, chúng ta có thể thấy hai đồ thị. Đường thẳng đứng đo miliampe cho hai biểu đồ.

Một biểu đồ vẽ biểu đồ ID dòng xả so với VDS điện áp từ cống vào nguồn, biểu đồ thứ hai vẽ biểu đồ dòng xả so với điện áp cổng vào nguồn hoặc ID so với VGS.

Với sự hỗ trợ của các đặc tính thoát nước được hiển thị ở phía bên phải của trục 'y', chúng ta có thể vẽ một đường nằm ngang bắt đầu từ vùng bão hòa của đường cong được hiển thị là VGS = 0 V cho đến trục được hiển thị là ID.

Các mức hiện tại do đó đạt được cho hai biểu đồ là IDSS.

Điểm giao nhau trên đường cong của ID và VGS sẽ được đưa ra bên dưới, vì trục tung được xác định là VGS = 0 V

Lưu ý rằng các đặc tính xả cho thấy mối quan hệ giữa cường độ đầu ra cống này với cường độ đầu ra xả khác, trong đó hai trục được diễn giải bởi các biến trong cùng một vùng của đặc tính MOSFET.

Do đó, đặc tính truyền có thể được định nghĩa như một biểu đồ của dòng tiêu MOSFET so với một đại lượng hoặc một tín hiệu hoạt động như một điều khiển đầu vào.

Do đó, điều này dẫn đến 'chuyển' trực tiếp giữa các biến đầu vào / đầu ra, khi đường cong được sử dụng ở bên trái của Hình 5.15. Nếu nó là một mối quan hệ tuyến tính, thì cốt truyện của ID và VGS sẽ là một đường thẳng giữa IDSS và VP.

Tuy nhiên, điều này dẫn đến một đường cong parabol do khoảng cách thẳng đứng giữa VGS bước qua các đặc tính của cống, giảm đến mức đáng kể khi VGS ngày càng âm, trong Hình 5.15.

Nếu chúng ta so sánh không gian giữa VGS = 0 V và VGS = -1V với không gian giữa VS = -3 V và pinch-off, chúng ta thấy rằng sự khác biệt là giống hệt nhau, mặc dù nó khác rất nhiều đối với giá trị ID.

Chúng ta có thể xác định một điểm khác trên đường cong truyền bằng cách vẽ một đường nằm ngang từ đường cong VGS = -1 V cho đến trục ID và sau đó kéo dài nó sang trục khác.

Quan sát thấy VGS = - 1V ở trục dưới cùng của đường cong truyền khi ID = 4,5 mA.

Cũng lưu ý rằng, trong định nghĩa ID tại VGS = 0 V và -1 V, các mức bão hòa của ID được sử dụng, trong khi vùng ohmic bị bỏ qua.

Tiến xa hơn về phía trước, với VGS = -2 V và - 3V, chúng ta có thể hoàn thành biểu đồ đường cong truyền.

Cách áp dụng phương trình Shockley

Bạn cũng có thể trực tiếp đạt được đường cong truyền Hình 5.15 bằng cách áp dụng Công thức Shockley (Eq.5.3), miễn là các giá trị của IDSS và Vp được đưa ra.

Các mức IDSS và VP xác định các giới hạn của đường cong cho hai trục và chỉ cần vẽ biểu đồ của một vài điểm trung gian.

Tính chân thực của Phương trình Shockley Phương trình.5.3 như một nguồn của đường cong truyền của Hình 5.15 có thể được thể hiện hoàn hảo bằng cách kiểm tra các mức đặc biệt nhất định của một biến cụ thể và sau đó xác định mức tương ứng của biến kia, theo cách sau:

Điều này phù hợp với biểu đồ được hiển thị trong Hình 5.5.

Quan sát kỹ lưỡng các dấu hiệu tiêu cực đối với VGS và VP được quản lý như thế nào trong các tính toán trên. Bỏ sót dù chỉ một dấu âm có thể dẫn đến một kết quả hoàn toàn sai lầm.

Rõ ràng là từ cuộc thảo luận ở trên, rằng nếu chúng ta có các giá trị của IDSS và VP (có thể được tham khảo từ biểu dữ liệu), chúng ta có thể nhanh chóng xác định giá trị của ID cho bất kỳ độ lớn nào của VGS.

Mặt khác, thông qua Đại số chuẩn, chúng ta có thể suy ra một phương trình (thông qua phương trình.5.3), cho mức VGS kết quả cho một mức ID nhất định.

Điều này có thể được bắt nguồn khá đơn giản, để có được:

Bây giờ chúng ta hãy xác minh phương trình trên bằng cách xác định mức VGS tạo ra dòng xả 4,5 mA cho MOSFET có các đặc tính phù hợp với Hình 5.15.

Kết quả xác minh phương trình như nó phù hợp với Hình 5.5.

Sử dụng phương pháp tốc ký

Vì chúng ta cần vẽ đường cong chuyển tải khá thường xuyên, nên người ta có thể thấy thuận tiện khi có được kỹ thuật tốc ký để vẽ đường cong. Một phương pháp mong muốn sẽ cho phép người dùng vẽ đường cong một cách nhanh chóng và hiệu quả mà không ảnh hưởng đến độ chính xác.

Phương trình 5.3 mà chúng ta đã học ở trên được thiết kế sao cho các mức VGS cụ thể tạo ra các mức ID có thể được ghi nhớ để sử dụng làm điểm biểu đồ trong khi vẽ đường cong truyền. Nếu chúng tôi chỉ định VGS là 1/2 của giá trị pinch-off VP, mức ID kết quả có thể được xác định bằng cách sử dụng phương trình Shockley theo cách sau:

Cần lưu ý rằng phương trình trên không được tạo ra cho một cấp cụ thể của VP. Phương trình là một dạng tổng quát cho tất cả các cấp VP miễn là VGS = VP / 2. Kết quả của phương trình cho thấy dòng xả sẽ luôn bằng 1/4 IDSS mức bão hòa miễn là điện áp cổng vào nguồn có giá trị nhỏ hơn 50% so với giá trị pinch-off.

Xin lưu ý rằng mức ID cho VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V như trong Hình.5.15

Chọn ID = IDSS / 2 và thay nó vào Eq.5.6, chúng tôi nhận được kết quả sau:

Mặc dù có thể thiết lập thêm các điểm số khác, nhưng có thể đạt được mức độ chính xác đủ bằng cách vẽ đường cong chuyển đổi chỉ sử dụng 4 điểm biểu đồ, như đã xác định ở trên và cả trong Bảng 5.1 dưới đây.

Trong hầu hết các trường hợp, chúng ta có thể chỉ sử dụng điểm biểu đồ bằng cách sử dụng VGS = VP / 2, trong khi các giao điểm trục tại IDSS và VP sẽ cung cấp cho chúng ta một đường cong đủ tin cậy cho hầu hết các phân tích.