Transfer Özellikleri

Transistörlerde transfer karakteristikleri, grafikte gösterilen eğride değişkenlerin girdiden çıktıya doğrudan bir 'transferini' sergileyen, giriş kontrol eden bir büyüklüğe karşı bir çıkış akımının çizilmesi olarak anlaşılabilir.

İki kutuplu bağlantı transistörü (BJT) için, çıkış toplayıcı akımı IC ve kontrol giriş temel akımı IB'nin parametre ile ilişkili olduğunu biliyoruz. beta , bir analiz için sabit olduğu varsayılır.

Aşağıdaki denkleme başvurarak, IC ve IB arasında var olan doğrusal bir ilişki buluyoruz. IB seviyesini 2x yaparsak, IC de orantılı olarak ikiye katlanır.

Ancak ne yazık ki, bu uygun doğrusal ilişki JFET'lerde girdi ve çıktı büyüklüklerinde elde edilemez. Bunun yerine, boşaltma akımı ID'si ile kapı voltajı VGS arasındaki ilişki şu şekilde tanımlanır: Shockley'in denklemi :

Burada, kare ifade, ID ve VGS boyunca doğrusal olmayan tepkiden sorumlu hale gelir ve bu, VGS'nin büyüklüğü azaldıkça üssel olarak büyüyen bir eğriye yol açar.

DC analizi için matematiksel bir yaklaşımın uygulanması daha kolay olsa da, grafiksel yol yukarıdaki denklemin bir grafiğini gerektirebilir.

Bu, söz konusu cihazı ve özdeş değişkenlerle ilgili ağ denklemlerinin grafiğini sunabilir.

Çözümü, iki eğrinin kesişme noktasına bakarak buluyoruz.

Grafik yöntemini kullandığınızda, cihazın özelliklerinin, cihazın uygulandığı ağdan etkilenmediğini unutmayın.

İki eğri arasındaki kesişim değiştikçe, ağ denklemini de değiştirir, ancak bunun yukarıdaki Denklem 5.3 ile tanımlanan transfer eğrisi üzerinde bir etkisi yoktur.

Bu nedenle genel olarak şunu söyleyebiliriz:

Shockley Denklemi tarafından tanımlanan transfer özelliği, cihazın uygulandığı ağdan etkilenmez.

Transfer eğrisini Shockley denklemini kullanarak veya çıktı özelliklerinden alabiliriz Şekil 5.10'da gösterildiği gibi

Aşağıdaki şekilde iki grafik görüyoruz. Dikey çizgi, iki grafik için miliamper ölçer.

Bir grafik, boşaltma akımı ID'sine karşı drenaj-kaynağa voltaj VDS'yi gösterirken, ikinci grafik, boşaltma akımına karşı geçitten kaynağa voltaj veya ID'ye karşı VGS'yi gösterir.

'Y' ekseninin sağ tarafında gösterilen boşaltma özelliklerinin yardımıyla, VGS = 0 V olarak gösterilen eğrinin doyma bölgesinden başlayarak, ID olarak gösterilen eksene kadar yatay bir çizgi çizebiliyoruz.

Bu şekilde iki grafik için ulaşılan mevcut seviyeler IDSS'dir.

ID ve VGS eğrisindeki kesişme noktası aşağıda verildiği gibi olacaktır, çünkü dikey eksen VGS = 0 V olarak tanımlanmıştır.

Tahliye özelliklerinin, bir tahliye çıkışı büyüklüğü ile başka bir tahliye çıkışı büyüklüğü arasındaki ilişkiyi gösterdiğine dikkat edin, burada iki eksen MOSFET özelliklerinin aynı bölgesindeki değişkenler tarafından yorumlanır.

Bu nedenle, transfer özellikleri, bir MOSFET boşaltma akımına karşı bir miktar veya bir giriş kontrolü olarak hareket eden bir sinyalin bir grafiği olarak tanımlanabilir.

Bu sonuç olarak, eğri Şekil 5.15'in solunda kullanıldığında, girdi / çıktı değişkenleri arasında doğrudan bir 'transfer' ile sonuçlanır. Doğrusal bir ilişki olsaydı, ID ile VGS'nin grafiği, IDSS ve VP arasında düz bir çizgi olurdu.

Bununla birlikte, bu, Şekil 5.15'te VGS gittikçe negatif hale geldikçe kayda değer ölçüde azalan VGS'nin tahliye özelliklerinin üzerine adım atması arasındaki dikey aralık nedeniyle parabolik bir eğri ile sonuçlanır.

VGS = 0 V ve VGS = -1V arasındaki boşluğu VS = -3 V ve kıstırma arasındaki boşlukla karşılaştırırsak, farkın özdeş olduğunu görürüz, ancak kimlik değeri için çok farklıdır.

VGS = -1 V eğrisinden ID eksenine kadar yatay bir çizgi çizerek ve ardından onu diğer eksene uzatarak transfer eğrisinde başka bir noktayı belirleyebiliyoruz.

ID = 4,5 mA olduğunda transfer eğrisinin alt ekseninde VGS = - 1V olduğunu gözlemleyin.

Ayrıca, VGS = 0 V ve -1 V'deki ID tanımında, omik bölge ihmal edilirken ID'nin doygunluk seviyelerinin kullanıldığını unutmayın.

Daha ileriye gidersek, VGS = -2 V ve - 3V ile transfer eğrisi grafiğini bitirebiliriz.

Shockley Denklemi Nasıl Uygulanır

IDSS ve Vp değerlerinin verilmesi koşuluyla, Shockley Denklemini (Denklem 5.3) uygulayarak da Şekil 5.15 transfer eğrisini doğrudan elde edebilirsiniz.

IDSS ve VP seviyeleri, iki eksen için eğrinin sınırlarını tanımlar ve yalnızca birkaç ara noktanın çizilmesini gerektirir.

Gerçekliği Shockley'in denklemi Şekil 5.15'teki transfer eğrisinin bir kaynağı olarak Denklem 5.3, belirli bir değişkenin belirli ayırt edici seviyelerinin incelenmesi ve ardından diğer değişkenin karşılık gelen seviyesinin aşağıdaki şekilde tanımlanmasıyla mükemmel bir şekilde ifade edilebilir:

Bu, Şekil 5.15'te gösterilen arsa ile eşleşir.

Yukarıdaki hesaplamalarda VGS ve VP için negatif işaretlerin ne kadar dikkatli yönetildiğini gözlemleyin. Tek bir olumsuz işaretin bile gözden kaçması, tamamen hatalı bir sonuca yol açabilir.

Yukarıdaki tartışmadan açıkça anlaşılıyor ki, IDSS ve VP değerlerine (veri sayfasından atıfta bulunulabilir) sahipsek, herhangi bir VGS büyüklüğü için ID değerini hızlı bir şekilde belirleyebiliriz.

Öte yandan, standart Cebir aracılığıyla, belirli bir kimlik seviyesi için ortaya çıkan VGS seviyesi için bir denklem (Denklem 5.3 aracılığıyla) türetebiliriz.

Bu, elde etmek için oldukça basit bir şekilde türetilebilir:

Şimdi, Şekil 5.15 ile eşleşen özelliklere sahip bir MOSFET için 4.5 mA'lik bir boşaltma akımı üreten VGS seviyesini belirleyerek yukarıdaki denklemi doğrulayalım.

Sonuç, denklemin Şekil 5.15'e uygun olduğunu doğrular.

Steno Yöntemini Kullanma

Transfer eğrisini sık sık çizmemiz gerektiğinden, eğriyi çizmek için kısa bir teknik elde etmek uygun olabilir. Kullanıcının, doğruluktan ödün vermeden eğriyi hızlı ve verimli bir şekilde çizmesine izin veren arzu edilen bir yöntem olacaktır.

Yukarıda öğrendiğimiz 5.3 denklemi, belirli VGS seviyelerinin, transfer eğrisini çizerken çizim noktaları olarak kullanılmak üzere hatırlanabilecek kimlik seviyeleri üreteceği şekilde tasarlanmıştır. VGS'yi kısma değeri VP'nin 1 / 2'si olarak belirtirsek, ortaya çıkan kimlik seviyesi Shockley'in denklemi kullanılarak aşağıdaki şekilde belirlenebilir:

Yukarıdaki denklemin belirli bir VP seviyesi için oluşturulmadığına dikkat edilmelidir. Denklem, VGS = VP / 2 olduğu sürece tüm VP seviyeleri için genel bir formdur. Denklemin sonucu, geçitten kaynağa voltajın sıkıştırma değerinden% 50 daha az bir değere sahip olduğu sürece boşaltma akımının her zaman doyma seviyesi IDSS'nin 1 / 4'ü olacağını göstermektedir.

Lütfen VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V için kimlik seviyesinin Şekil 5.15'e göre olduğunu unutmayın.

ID = IDSS / 2'yi seçmek ve onu Denklem 5.6'ya yerleştirmek aşağıdaki sonuçları elde ederiz:

Daha fazla sayı noktası belirlenebilse de, yukarıda ve ayrıca aşağıdaki Tablo 5.1'de belirtildiği gibi transfer eğrisini yalnızca 4 çizim noktası kullanarak çizerek yeterli düzeyde doğruluk elde edilebilir.

Çoğu durumda, VGS = VP / 2'yi kullanarak sadece çizim noktasını kullanabiliriz, oysa IDSS ve VP'deki eksen kesişimleri bize analizin çoğu için yeterince güvenilir bir eğri verecektir.