4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Nguyên lý hoạt động • Đặc điểm - Phân loại - Ký hiệu • Cấu tạo hoạt động phân cực • Mạch phân cực (DC) • Mạch phân cực cho JFET • Mạch phân cực cho MOSFET • Mạch tín hiệu nhỏ (AC) • Mô hình tương đương FET: dạng S chung • Phân tích mạch tín hiệu nhỏ (CS – CD – CG) 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Đặc điểm - Phân loại - Ký hiệu • FET kênh n • FET kênh p • Cấu tạo hoạt động phân cực • JFET • MOSFET (IGFET) 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Kênh bán dẫn điều khiển điện áp • FET nguồn dòng phụ thuộc áp • FET kênh p • FET kênh n • Gồm cực • Cực cổng G ~ cực Base • Cực nguồn S ~ cực Emitter • Cực máng D ~ cực Collector • Phần tử phi tuyến N P 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • VGS = 0: dòng bão hòa IDSS Điểm nghẽn kênh • Tăng VGS= -1 điểm nghẽn iD thấp • VGS = -2 = -Vp0 : điện nghẽn với iD=0 Vùng ñiện trở (iD thay ñổi theo vDS) Vùng khuếch ñại (bão hòa) Vùng tắt (iD=0) 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Họ đặc tuyến JFET kênh n điều kiện hoạt động vùng dẫn khuếch đại (bão hòa) • - Vpo ≤ VGS ≤ • Vp = Vpo + VGS ≤ VDS • 0≤ IDS = Ip ≤ Ipo 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • VGS = • -Vp0 < VGS < • VGS > Vùng ñiện trở Vùng khuếch ñại (bão hòa) Vùng tắt 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Họ đặc tuyến MOSFET kênh n điều kiện hoạt động vùng dẫn khuếch đại (bão hòa) • - Vpo ≤ VGS • Vp = Vpo + VGS ≤ VDS • ≤ IDS = Ip ≤ Ipo 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Ví dụ: Cho FET có phương trình ñặc tính dòng áp IDS = 2.10-4 (1+0.25 VGS )2 (A) a Tìm dòng áp nghẽn VGS =0 b Tìm dòng áp nghẽn VGS = -1, -2, -4 (V) c Tìm dòng áp nghẽn VGS =1, 2, (V) 4/2/2013 10 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM VGS = I = 2.10-4 (1+0.25 )2 = 2.10-4 (A) = Ipo IDS = 2.10-4 (1+0.25 VGS )2 = giải PT ta ñược VGS = -4 (V) Vpo = (V) JFET VGS Ip= IDS -4 -2 0.5 Vp= VDS -1 1.125 2.10-4 3.125 MOSFET 4.5 8 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM R * S = RS (1 + µ ) R * L = RL (1 + µ ) v * L = v L (1 + µ ) 35 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 36 * * * * v i R / / R ( RS / / RL )(1 + µ ) v v g * ds L S L L a) A v = = = µ= µ * * vi ids vg vi rds + RL / / RS rds + (1 + µ ).( RS / / RL ) Av* µ = RS / / RL Av = (1 + µ ) rds + (1 + µ ).( RS / / RL ) b) vi = → vg = Zi = ∞ 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM c) Tính Z0 cần bỏ nguồn ñộc lập Vì Z0 nằm vùng phản ánh nên: Z *0 = R*s / / rds Z *0 rds => Z = = Rs / / (1 + µ ) µ +1 => Giống với kết trên! 37 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 38 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM a ) Av = µ = vL vg µ (1 + µ ) RL / / RS vg (1 + µ ) vi µ rds + RL / / RS (1 + µ ) (1 + µ ) = RS / / RL µ rds + (1 + µ )( RS / / RL ) b) Z i = ∞ rds c) Z = RS / / µ +1 => Giống với kết trên! 39 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 40 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 41 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 42 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 43 vg = ⇒ µ vg = Rd / / RL vL vL a ) Av = = (1 + µ ) = (1 + µ ) vi vi (1 + µ ) RS (1 + µ ) + rds + Rd / / RL b) Do Zi nằm vùng phản ánh nên: Z i* = RS (1 + µ ) + rds + Rd / / RL Z i* rds Rd / / RL = RS + + Zi = 1+ µ 1+ µ 1+ µ c) Z = Rd / /[rds + RS (1 + µ )] 4/2/2013 44 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM v R * d R * L Rd = + µ RL = + µ * L vL = 1+ µ 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Nhìn vào mạch ta có R* d / / R * L vL vL (1 + µ ) = (1 + µ ) a) Av = = r vi vi (1 + µ ) RS + ds + R*d / / R*L 1+ µ Rd / / RL = (1 + µ ) RS (1 + µ ) + rds + Rd / / RL b) Z i = RS + rds r R / / RL + R*d / / R*L = RS + ds + d 1+ µ 1+ µ 1+ µ c) Do Z0 nằm vùng phản ánh nên: r R R (1 + µ ) + rds Z 0* = R*d / /[RS + ds ]= d / / S 1+ µ 1+ µ 1+ µ Z = Z 0* (1 + µ ) = Rd / / [ RS (1 + µ ) + rds ] 45 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Mô hình tương đương MKĐ dòng Z0 Z0 ri iL = Ai0 im = Ai0 ii Z0 + RL ri + Zi Z0 + RL 46 4/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Zi RL RL Av vin = Av vi vL = RL + Z Z i + ri RL + Z 47 4/2/2013 Cách ghép Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Sơ ñồ mạch CS vs CE 0 >0 48 4/2/2013 • Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 49 [...]... µ +1 + RS µ +1 30 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Av = RS / / RL µ rds + (1 + µ ) ( Rs / / RL ) • Thường chọn :Khoảng 50k~100k (chọn 50k) (Chọn 3k) => R / / R ≈ 1.5k S L g m ≈ 2.10 3 Ω −1 => µ = g m rds = 100 => Av ≈ 0.8 Nhận xét: • Av > 0 • Av ≈ 1 mạch CD dùng làm mạch đệm, để cách ly áp giữa các tầng 31 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 32 • Ta xét lại ví dụ ở mạch CD, từ phương... cực do IG =0 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Mô hình tương đương của FET: dạng S chung • Các thông số AC của FET • Mô hình nguồn dòng phụ thuộc áp • Mô hình nguồn áp phụ thuộc áp • Phân tích mạch tín hiệu nhỏ (CS – CD – CG) • Tính toán độ lợi dòng-áp và trở kháng vào-ra • Kỹ thuật phản ánh trong FET: bảo toàn dòng iDS • Mô hình tương đương của mạch khuếch đại 18 4/2/20 13 • Mô hình nguồn... của FET ∂vds rds = ∂i ds g m: hỗ dẫn VGSQ 1 ∂ids | Q = 2IP0 1+ gm = ∂vgs VP0 VP0 µ : Hệ số khuếch ñại của FET 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 20 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 21 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Z i = R1 / / R2 vL a ) Av = vi g m vgs vL vL Av = = × vi g m vgs vi R1 / / R2 ⇒ Av = −rds / / Rd / / RL g m R1 / / R2 + ri 22 Z 0 = Rd 4/2/20 13 Khoa...4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Mạch phân cực cho JFET • Mạch phân cực cho MOSFET • Chế độ nghèo • Chế độ tăng cường 11 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Ta có: 0 = RG IG + VGS + RS ID = 0 + VGS + RS ID ðường phân cực: VGS = - RS ID (1) ðặc tuyến truyền: IDS =ID = Ipo (2) Từ (1) và (2) cho ta hệ PT hai ẩn IDSQ và VGSQ Giải hệ ta có ñiểm Q 12 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện... như trước bằng “kỹ thuật phản ánh FET với nguyên lý bảo toàn dòng (ids ) 4/2/20 13 33 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Từ những chỗ khác nhau giữa (1) và (2) ta đưa ra nguyên tắc phản ánh như sau: * Phản ánh về D (S giả): + Mạch D S* + Cực D: giữ nguyên + Cực S*: Trở kháng: (µ + 1) Nguồn áp: (µ + 1) Nguồn dòng giữ nguyên 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 34 * Phản ánh về S (D giả): + Cực... IDQ Giải hệ trên tìm được Q (IDQ , VGSQ ) 4/2/20 13 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM VDS = VDD - ID RD Ðường phân cực : VGS = VDS = VDD –RDID (1) đạt: Đặc tuyến truyền đạ t: IDS =ID = Ipo (2) Từ (1) và (2) ta có hệ PT hai ẩn IDSQ và VGSQ Giải hệ ta có điểm Q 15 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Ví dụ: Cho mạch như hình vẽ: Ipo = 6mA , Vpo = 3V Tìm Q? Ta có : VG = VDD R2 / (R1 + R2) = 1.5 V... 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 23 R1 / / R2 Av = −rds / / Rd / / RL g m R1 / / R2 + ri Thường chọn: • rds :50k~100k (chọn 50k) • Rd :khoảng 5k~10k RL R1 / / R2 ≈ 1 R1 / / R2 + ri 3 −1 ⇒ A ≈ − 3 g m ≈2.10 Ω v • • Nhận xét: Av < 0, Av > 1 • Vậy tín hiệu ra ñược khuếch ñại và bị ñảo pha 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 24... 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 25 Rd / / RL vL vL µ vgs R1 / / R2 a ) Av = = =− µ vi µ vgs vi rds + ( Rd / / RL ) ri + ( R1 / / R2 ) R1 / / R2 = − rds / / Rd / / RL g m R1 / / R2 + ri b) Z i = R1 / / R2 v0 c) Z 0 = (vi = 0 => vgs = 0) i0 Kết quả tương tự như trên => Z 0 = Rd / / RL 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 26 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 27 4/2/20 13 Khoa... Ta có : VG = VDD R2 / (R1 + R2) = 1.5 V VGSQ = VG - RS IDQ (1) Mặt khác: IDQ = Ipo (2) Từ (1) và (2) ta có : 0.1 (VGSQ)2 + 1.6 VGSQ -0.6 = 0 VGSQ = 0 .36 6 V VGSQ= - 16 .36 6 V (Lọai vì < -Vpo) 16 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 17 Ví dụ: Cho mạch như hình vẽ : Ipo = 4mA, Vpo = 4V Tìm Q? Ta có: VGS = VDD –RDID – RGIG = VDD –RDID (IG =0) VGSQ = VDD –RDIDQ (1) Mặt khác: IDQ = Ipo (2) Từ (1) và... - ðHBK Tp.HCM Ví dụ: Cho mạch như hình vẽ: Ipo = 0.1 mA , Vpo = 4 V Tìm Q? Ta có: VGS = VG - VS = - VS = - RS IDQ (IG =0) VGSQ = - RS IDQ (1) Mặt khác: IDQ = Ipo (2) Từ (1) và (2) ta có : 6.25x10 -3 (VGSQ)2 + 1.05 VGSQ + 0.1 = 0 VGSQ = -0.095V VGSQ= - 168V ( Lọai vì < -Vpo) VDS = VDD - IDQ (RS + RD )= 19.81 (V) Nhận xét: RG không ảnh hưởng ñến sự phân cực do IG =0 13 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK ... • FET kênh p • Cấu tạo hoạt động phân cực • JFET • MOSFET (IGFET) 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Kênh bán dẫn điều khiển điện áp • FET nguồn dòng phụ thuộc áp • FET kênh p • FET. .. -1 1.125 2.10-4 3. 125 MOSFET 4.5 8 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Mạch phân cực cho JFET • Mạch phân cực cho MOSFET • Chế độ nghèo • Chế độ tăng cường 11 4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện...4/2/20 13 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Nguyên lý hoạt động • Đặc điểm - Phân loại - Ký hiệu • Cấu tạo hoạt động phân cực • Mạch phân cực (DC) • Mạch phân cực cho JFET • Mạch phân cực cho MOSFET