Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Podobne dokumenty
Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Badanie tranzystorów unipolarnych typu JFET i MOSFET

Tranzystory polowe. Podział. Tranzystor PNFET (JFET) Kanał N. Kanał P. Drain. Gate. Gate. Source. Tranzystor polowy (FET) Z izolowaną bramką (IGFET)

Ćwiczenie 4. Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET

IV. TRANZYSTOR POLOWY

Ćwiczenie nr 7 Tranzystor polowy MOSFET

Elementy elektroniczne Wykłady 7: Tranzystory polowe

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Politechnika Białostocka

6. TRANZYSTORY UNIPOLARNE

LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Przyrządy półprzewodnikowe część 6

10. Tranzystory polowe (unipolarne FET)

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

Tranzystory. bipolarne (NPN i PNP), polowe (MOSFET), fototranzystory

Politechnika Białostocka

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

Tranzystory polowe. Klasyfikacja tranzystorów polowych

Przyrządy półprzewodnikowe część 4

Politechnika Białostocka

A-7. Tranzystor unipolarny JFET i jego zastosowania

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Budowa. Metoda wytwarzania

TRANZYSTORY MOCY. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi tranzystorami i ich charakterystykami.

Przyrządy półprzewodnikowe część 3

Tranzystory polowe JFET, MOSFET

Tranzystory. 1. Tranzystory bipolarne 2. Tranzystory unipolarne. unipolarne. bipolarny

Tranzystor bipolarny wzmacniacz OE

Wprowadzenie do techniki Cyfrowej i Mikroelektroniki

Materiały używane w elektronice

Uniwersytet Pedagogiczny

WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ

Politechnika Białostocka

Urządzenia półprzewodnikowe

Ćwiczenie - 3. Parametry i charakterystyki tranzystorów

Laboratorium elektroniki i miernictwa

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Przyrządy półprzewodnikowe część 4

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Część 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51

Ćwiczenie 5. Zastosowanie tranzystorów bipolarnych cd. Wzmacniacze MOSFET

Ćwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

Ćwiczenie 17 Temat: Własności tranzystora JFET i MOSFET. Cel ćwiczenia

1. Zarys właściwości półprzewodników 2. Zjawiska kontaktowe 3. Diody 4. Tranzystory bipolarne

Tranzystory polowe MIS

ZŁĄCZOWY TRANZYSTOR POLOWY

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

TEORIA TRANZYSTORÓW MOS. Charakterystyki statyczne

Wstęp do analizy układów mikroelektronicznych

Vgs. Vds Vds Vds. Vgs

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych. Ćwiczenie 2

Instrukcja nr 5. Wzmacniacz różnicowy Stabilizator napięcia Tranzystor MOSFET

Badanie tranzystorów MOSFET

TECHNOLOGIA WYKONANIA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWOD- NIKOWYCH WYK. 16 SMK Na pdstw.: W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone,

Elementy półprzewodnikowe. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

EUROELEKTRA. Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej. Rok szkolny 2012/2013. Zadania dla grupy elektronicznej na zawody II stopnia

Laboratorium układów elektronicznych. Zasilanie i stabilizacja punktu pracy tranzystorów bipolarnych i unipolarnych.

BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Temat i cel wykładu. Tranzystory

Wykład X TRANZYSTOR BIPOLARNY

Koªo Naukowe Robotyków KoNaR. Plan prezentacji. Wst p Tranzystory JFET Tranzystory MOSFET jak to dziaªa? MOSFET jako przeª cznik mocy Podsumowanie

Układy i Systemy Elektromedyczne

Diody i tranzystory. - prostownicze, stabilizacyjne (Zenera), fotodiody, elektroluminescencyjne, pojemnościowe (warikapy)

Tranzystory bipolarne. Małosygnałowe parametry tranzystorów.

Ćwiczenie 22. Tranzystor i układy tranzystorowe

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 10

Ćwiczenie 7 PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

TRANZYSTORY MIS WYKŁAD 14 SMK Na pdstw. W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone

HISTORIA TRANZYSTORA POLOWEGO, POCZĄTKI I GENEZA POWSTANIA THE HISTORY OF FIELD EFFECT TRANSISTOR, BEGINNING AND ORIGINS

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych test kompetencji zagadnienia

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 2. ELEMENTARNE UKŁADY ELEKTRONICZNE (Wzmacniacz i inwerter na tranzystorze bipolarnym)

Badanie elementów składowych monolitycznych układów scalonych II

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

TRANZYSTOR UNIPOLARNY MOS

PL B1. AZO DIGITAL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gdańsk, PL BUP 20/10. PIOTR ADAMOWICZ, Sopot, PL

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

4.2. TRANZYSTORY UNIPOLARNE

Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora JFET oraz badanie własności sterowanego dzielnika napięcia.

Prowadzący: Prof. PŁ, dr hab. Zbigniew Lisik. Program: wykład - 15h laboratorium - 15h wizyta w laboratorium technologicznym - 4h

Układy nieliniowe tranzystor bipolarny (n p n, p n p)

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

III. TRANZYSTOR BIPOLARNY

Diody, tranzystory, tyrystory. Materiały pomocnicze do zajęć.

Ćwiczenie nr 5 Tranzystor bipolarny

Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Elementy przełącznikowe

Rys. 1 Schemat układu L 2 R 2 E C 1. t(0+)

Elektronika. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Organiczne tranzystory polowe. cz. I. Poprzednio. Złącze

KARTA PRZEDMIOTU. studia niestacjonarne. Kod przedmiotu:

Transkrypt:

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET r inż. Bogusław Boratyński Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska 2011

Literatura i źródła rysunków G. Rizzoni, Fundamentals of Electrical Engineering, McGraw-Hill R.F. Pierret, Semiconductor evice Fundamentals, Addison-Wesley Publ., B.G. Streetman, Solid State Electronic evices, Prentice-Hall, W. Marciniak, Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, WNT, A. Świt, J. Pułtorak, Przyrządy półprzewodnikowe, WNT, B.G. Streetman, Przyrządy półprzewodnikowe, WNT

Przyrządy wzmacniające FET Rozdział 4. Tranzystory polowe - unipolarne. Rodzaje tranzystorów FET JFET struktura, charakterystyki MOSFET struktura, charakterystyki Układy polaryzacji dla FETów Modele zastępcze m.cz., w.cz. Układ wzmacniacza FET G Bramka - ren S- Źródło Tr bipolar. C - Kolektor B - Baza E - Emiter FET - ren G - Bramka S - Źródło

Tranzystory polowe (unipolarne) Tranzystor polowy złączowy JFET polowy efekt pola elektrycznego Tranzystor polowy z izolowana bramką MOSFET Source źródło Gate bramka rain dren Tlenek bramkowy SiO 2 S G Al SiO 2 Tlenek izolacyjny p+ p+ Si typ - n B (Podłoże -"Bulk") kanał Podłoże (płytka Si) Kanał, tu kanał typu-p Zaporowo spolaryzowane złącze p-n bramka-kanał, tu: kanał typu-n Wspólna cecha charakterystyczna: bardzo duża rezystancja wej. R we (M) Rwe R wy Struktura MIS kondensatora C SiO2 (bramka-kanał) MIS metal - insulator - semiconductor lub MOS - metal-oxide (SiO 2 )-semiconductor czyli: metal-półprzewodnik-izolator (dwutlenek krzemu SiO 2 ) Source: G. Rizzoni, Fundamentals of Electrical Engineering, McGraw-Hill

JFET - struktura, symbol, polaryzacja Tranzystor polowy złączowy z kanałem typu-n JFET Junction Field Effect Transistor (n-channel) Source Gate rain źródło bramka dren -- + polaryzacja drenu Struktura schematyczna i polaryzacja podłoże kanał Rwe R wy Source: G. Rizzoni, Fundamentals of Electrical Engineering, McGraw-Hill

JFET (MESFET) - struktura, symbol, polaryzacja Tranzystor polowy złączowy z kanałem typu-n JFET Junction Field Effect Transistor (n-channel) Source Gate rain źródło bramka dren Wersja JFET ze złączem metal-pp. Tranzystor polowy z bramką Schottky go MESFET Metal Semiconductor FET (kanał typu- n) podłoże - niedomieszkowany (półizolacyjny) GaAs podłoże Kanał domieszkowany Source: G. Rizzoni, Fundamentals of Electrical Engineering, McGraw-Hill

JFET - charakterystyki I-U Tranzystor polowy złączowy z kanałem typu-n Charakterystyki: wyjściowa: I U S przejściowa: I U U parametr U S ustalona wartość I - zakres liniowy, II - zakres nasycenia [ma] I 6 I II 5 4 3 2 1 U =0V U =-0,5V U =-1V U =-2V U S - ustalone U S -U U =const S I ~ (U ) 2 U p I I SS [ma] 6 5 4 3 2 1 I I SS U 1 U U P napięcie odcięcia, (pinch-off) p 2 0 2 4 6 8 [V] [V] 2 1 0 Source: G. Rizzoni, Fundamentals of Electrical Engineering, McGraw-Hill

JFET polaryzacja i odcinanie kanału JFET z kanałem typu-n Kanał: Początkowo rezystor o stałym przekroju (U =const.) np..: U =0 Jeśli np. U S =5V następuje zaporowa polaryzacja złącza bramki Struktura schematyczna i polaryzacja Wraz ze wzrostem U S wzdłuż kanału, następuje odcinanie (pinch-off) kanału w pobliżu drenu Również, odcinanie kanału ze wzrostem U uniemożliwia przepływ prądu drenu U U P I 0 Source: G. Rizzoni, Fundamentals of Electrical Engineering, McGraw-Hill

MOSFET wzbogacany - polaryzacja, charakterystyki I-U MOSFET normalnie wyłączony (wzbogacany) ( dla U =0 brak prądu I ) Tlenek bramkowy SiO 2 S G Al SiO 2 Schemat i polaryzacja napięciowa MOSFET wzbogacany kanał-n E-MOSFET (Enhancement) I Tlenek izolacyjny n p+ + n + p+ G B U U S Kanał (typu-n) istnieje tylko po przyłożeniu napięcia do bramki (G) U > U T. Wówczas, może płynąć prąd I w kanale pomiędzy źródłem a drenem. I β 2 p Si typ - n U U 2 T B (Podłoże -"Bulk") β parametr materiałowy (C SiO2, μ - ruchliwość) U T napięcie progowe (odcięcia) [ma] Charakterystyki: wyjściowa I U S U parametr 20 10 0 I U =10V U =9V U =7V U =6V U =UT 5 10 15 przejściowa: I U U S - ustalone [V] U S [ma] S 20 10 0 I U T 5 10 U =const S U [V]

MOSFET- zubożany, polaryzacja, charakterystyki I-U MOSFET normalnie załączony (zubożany) (dla U =0 I może płynąć) Tlenek bramkowy SiO 2 S G Al SiO 2 Schemat i polaryzacja napięciowa MOSFET zubożany kanał-n -MOSFET (epletion) I Tlenek izolacyjny n p+ + n + p+ G U B Kanał istnieje nawet bez napięcia przyłożonego do bramki (G) U =0 Prąd I może płynąć w kanale pomiędzy źródłem a drenem. Odcięcie kanału występuje dla napięcia U =U T p Si typ - n B (Podłoże -"Bulk") [ma] 20 10 Charakterystyki: wyjściowa I U S U parametr I U =2V U =1V U =0V U =-1V U =-2V przejściowa: I U U S - parametr U S [ma] 0 5 10 15-3 0 3 [V] S U S 20 10 I U =const S U [V]

MOSFET- podsumowanie typu MOSFET normalnie załączony -MOSFET (dla U =0 I może płynąć) MOSFET normalnie wyłączony E-MOSFET ( dla U =0 brak prądu I ) I I G B U S G B U S U Kanał - p U Kanał - p S S I I Kanał - n G U B Kanał - n G B U S S U S U S

Model zastępczy dla małych sygnałów zmiennych Elementy modelu zastępczego dla JFET i MOSFET są podobne: źródło prądu sterowane napięciem, konduktancja drenu g d (g ds ) oraz pojemności bramkakanał m.cz. Parametry małosygnałowe transkonduktancja: g m = g 21 konduktancja wyjściowa: g d = g ds g g m ds di du d gs did du ds dla U dla const rezystancja wejściowa b. duża (1M) - obwód rozwarty na wejściu (R we ) S U const dla sygnału w.cz. dominują pojemności bramka-kanał: C gs, C gd w.cz. Wzmocnienie napięciowe układu: A g V m R g m v g źródło prądu wyjściowego sterowane napięciem wejściowym (g m - parametr wzmocnieniowy) gdzie: R - rezystor obciążenia w obwodzie drenu

Parametry katalogowe ane katalogowe typowych FETów : w.cz. mocy Typ BF245B IRF520 Technologia JFET MOSFET Rodzaj Kanał typu n zubożany Kanał typu n wzbogacany Parametry graniczne Napięcie dren-źródło Prąd drenu Napięcie bramka-źródło Moc strat U Smax I max U max P strmax 30V 25mA -30V 300mW 100V 9.2A 20V 60W Parametry charakterystyczne Napięcie odcięcia Napięcie progowe Prąd drenu przy U =0 Transkonduktancja Rezystancja w stanie włączenia U P U T I SS g m r dson 1,5...4,5V 6..15mA 5mA/V 200 2.0...4.0V 250A 5A/V 0,27

Układ polaryzacji wzmacniacza z MOSFETem Tranzystor MOSFET z kanałem wzbogacanym w układzie wzmacniacza WS (wspólne źródło): Układ z dzielnikiem napięciowym na wejściu (polaryzacja bramki): C S Charakterystyki wyjściowe: I U S dla U parametr, prosta pracy: U = R I + U S I = - U S /R +U /R punkt pracy Q: (I Q, U Q, U SQ ) Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza: A g R v m C S Source: G. Rizzoni, Fundamentals of Electrical Engineering, McGraw-Hill