Chuong 1 mo hinh tuong duong(20 7 15)

CHƯƠNG MƠ HÌNH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA BJT VÀ MOSFET KHI TÍN HIỆU NHỎ Tương ứng với chương 13 sách Microelectronic Circuit Design_Richard C Jaeger & Travis N Blalock Nội dung chương             1.1 Các tham số, chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ Diode 1.2 Cấu trúc BJT, mơ hình vận chuyển BJT npn 1.3 Biểu thức chung cho chế độ phân cực BJT npn 1.4 Cấu trúc BJT pnp, biểu thức chung cho chế độ phân cực BJT pnp 1.5 Phân cực, mạch khuếch đại dùng BJT, tham số khuếch đại BJT 1.6 Mơ hình tương đương tín hiệu nhỏ BJT 1.7 Chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ BJT 1.8 Mạch tương đương AC DC khuếch đại dùng MOSFET 1.9 Mơ hình tín hiệu nhỏ MOSFET 1.10 Chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ MOSFET 1.11 Mơ hình tín hiệu nhỏ JFET 1.12 Hiệu ứng thân MOSFET bốn cực Tương ứng với chương 13 sách Microelectronic Circuit Design_Richard C Jaeger & Travis N Blalock 1.1 Các tham số, chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ Diode  Hệ số góc đường đặc tuyến diode Q-point gọi độ dẫn điện diode cho công thức: g d g d  i V  I I I   D S S D   exp   D V V V  v T T  T  D Q  po int I I D D  40I   For ID>>IS D V 0.025V T Điện trở diode cho công thức: r  d g d 1.1 Các tham số, chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ Diode        v   i  I exp D  1 D S V    T         V  v I  i  I exp D d D d S  V T     1        V   v  v v  v         1    D d d d D  I exp 1  I exp           S V  V   V  V V   S   T  T  T   T    T           Phân tích chuỗi Maclaurin Trừ hai vế ID,                                   v v v 1 d d d  i  (I  I )   D S V d 2V 6V T T T Với id hàm tuyến tính tín hiệu điện áp vd, v  2VT  0.05V d Yêu cầu cho việc hoạt động tín hiệu nhỏ diode      v  i  (I  I ) d   i  g v D S V  d d d d T i  I  g v D D d d 1.1 Các tham số, chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ Diode Với tính tuyến tính, id tỉ lệ với vd Yêu cầu cho việc hoạt động tín hiệu nhỏ diode Trong thực tế, ta chọn: vd  2VT 10  5mV vd    vd v   d  VT  VT  v  vd [1  d  ]  VT  VT  vd  VT vd  2VT  50mV ID ID id  g d vd  5mV  5mV  0.2 I D VT 25mV 2VT 10  5mV id  0.2I D Ví dụ 2: tính điện trở Diode • Ví dụ 1: Tìm giá trị điện trở diode rd để diode với IS = fA hoạt động ID = 0,5 μA, mA A • Đáp án: 50K; 12.5; and 8.33 m • Ví dụ 2: Tìm giá trị điện trở diode rd mơ hình tín hiệu nhỏ nhiệt độ phòng với ID = 1.5 mA T = 100 oC • Đáp án: 16.7 , 21.4  1.2 Cấu trúc BJT, mơ hình vận chuyển BJT npn Bao gồm lớp bán dẫn loại n p, gọi vùng phát (emitter (E)), (base (B)) thu (collector (C)) Phần lớn dòng điện vào cực C, qua vùng (base) qua cực E Một dòng điện nhỏ vào cực B, qua liên kết BE cực E Các hạt tải nằm vùng ngày bên vùng pha đậm (n+) E điều khiển đường đặc tính i-v BJT 1.2 Cấu trúc BJT, mơ hình vận chuyển BJT npn   Lớp mỏng liên kết hai kết nối pn lại với Cực phát (emitter) phóng electron vào vùng nền, hầu hết electron qua lớp được cực thu • Điện vBE điện vBC định dòng transistor có giá trị dương pn junction phân cực thuận • Dòng cực dòng thu (iC), dòng (iB) dòng phát (iE) • Sự khác BJT FET iB đáng kể, iG = 1.2 Đặc tính phân cực thuận BJT npn Dòng nền:   v  i  F  S exp BE  1 B  V    T   F F 20    500 (Hệ số khuyếch đại CE) F I i           Dòng phát cho cơng thức:   v      S BE i i i   1 exp  E C B    V   T     F I Dòng vận chuyển thuận:        v  i  i  I exp BE  1 C F S V   T        0.95   IS dòng bão hòa 1018A  I 10 A S VT = kT/q =0.025 V nhiệt độ phòng F   F  1.0  1 F (Hệ số khuếch đại CB) Trong vùng tích cực, i C  F i B i C  F i E 1.2 Đặc tính phân cực nghịch BJT npn (Hệ số khuyếch đại CE)    20 R Dòng chế độ phân cực thuận phân cực nghịch khác bất đối xứng việc pha tạp vùng thu vùng phát Dòng phát: Dòng vận chuyển nghịch:        v  i  i  I exp BC  1 R E S V   T   Dòng nền:   v  i  R  S exp BC  1 B  V    T   R R i I                  v      S BC i   1 exp  C  V     T    R I  R   R  0.95 (Hệ số khuyếch đại  1 CB) R 1.9 Mơ hình tín hiệu nhỏ MOSFET • Vì cực gate cách li khỏi kênh cổng-trở kháng vào transistor lớn • Các tham số tín hiệu nhỏ điều khiển Q-point • Với điểm hoạt động, MOSFET có độ hỗ dẫn cao trở kháng thấp hớn so với BJT Độ hỗ dẫn: ID gm   2K n I D VGS VTN Trở kháng ra:  VDS ro    ID I D Tham số khuếch đại cho VDS