Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

3.4. MOS FET-EK (N-CSATORNÁS) 55
i D
Elzáródás
alatti
tartomány
Elzáródási
tartomány
Letörési
tartomány
u GS
u DS
3.39. ábra. A növekményes és kiürítéses n-csatornás MOS FET kimeneti karakterisztikája.
ahol U P a MOS FET elzáródási feszültsége, I D00 a karakterisztika áramkonstansa, elzáródásban a
kiürítéses MOS FET u GS = 0 feszültséghez tartozó drain-árama, illetve növekményes MOS FET
esetén az u GS = 2U P feszültséghez tartozó áram. Az elzáródás alatt érvényesek az U P < u GS és az
U P < u GD egyenlőtlenségek.
Működés az elzáródás feletti tartományban (i D = f (u GS )). Az elzáródás felett az áram már
nem változik az u DS feszültség növelésének hatására. Az elzáródás akkor következik be, amikor a
gate-drain feszültség eléri az elzáródási feszültség értékét, azaz u GD = U P . Ekkor u GD = u GS −
u DS = U P , vagyu DS = u GS −U P .
Ezt behelyettesítve a fenti általános egyenletbe az
[
]
(u GS −U P ) 2
i D = 2I D00
UP
2 − 1 (u GS −U P ) 2 ( )
uGS −U 2
P
2 UP
2 = I D00 = 1 U P 2 µ nC0
∗ W
L (u GS −U P ) 2
(3.61)
összefüggéshez jutunk. Ebből jól látható, hogy adott µ n és C0 ∗ esetén a MOS FET árama lényegében
a gate elektróda szélességének és hosszúságának az arányától, aW/L hányadostól függ.
A karakterisztika munkaponti deriváltja a MOS FET meredeksége (S), amely az
S = di D
= 2I ( )
D00 uGS −U P
(3.62)
du GS U P U P
egyenletből határozható meg. A meredekség feszültségfüggését a 3.40. ábrán adtuk meg kiürítéses
MOS FET esetén. (I DSS = 4mA, U P = −4V ).
Az elzáródás határa a tranzisztori D −u DS kimeneti karakterisztikáján a
i D = 2I D00
[
(u DS ) 2
U 2 P
]
− 1 (u DS ) 2
2
egyenlet segítségével határozható meg (u GS = u DS +U P ).
U 2 P
= I D00
(
uDS
U P
) 2
(3.63)
A MOS FET ellenállás-tartománya (u DS = 0 környezetében). Ha a MOS FET u DS feszültsége
kicsi például az elzáródási feszültséghez képest, akkor a drain-áram drain-source feszültség szerinti
parciális deriváltja a
G on = ∂i D
= 2I { }
D00 uGS −U P
= 1 . (3.64)
∂u DS U P U P R on