דיודות תחומי פעולה

Siעבור VD < Vγ ,0.5v =Vγ> 0: סף ההולכה .בתחום זה הזרם דרך הדיודה זניח

כאן הדיודה יכולה לפתח זרם , Vγ < VD: הולכה .משמעותי שערכו תלוי ברכיבי המעגל החיצוני

:גם בממתח האחורי מבחינים בשני תחומיםבתחום זה זרם הדיודה , VZ <VD < 0- :קטעון

.ID=-IS: וא זרם הרוויה האחוריהכאן זרם הדיודה , > VZ VD-: פריצה אחורית

ידי - ונקבע בעיקר על, שלילי ובעל גודל משמעותי .המעגל החיצוני

זרם הדיודה

)1( −= T

D

V

V

SD eIIη

ID , VD -מתח וזרם הדיודה

Is -זרם הזליגה האחורי - Is ~ 10-14

÷10-15

.

η - 2, )מקדם טכנולוגי( מקדם הפליטה<η<1. k -קבוע בולצמן . q -מטען האלקטרון .

VT =kT/q=T/11600≈26mv - מתח טרמי מודל של דיודה

Rf - התנגדות קידמית קטנה)Ω 100÷10.(

Vγ -ור עב0.5(מתח סף הולכה /מתח הברך ). עבור גרמניום0.1, סיליקון

Rr - 100~( התנגדות אחורית גדולהkΩ.( Vz - מתוכנן טכנולוגית(מתח הפריצה האחורי.( Rz - התנגדות באיזור הפריצה האחורית )

~10Ω.( קבלי זירוז

כדי לקצר את זמן האחסנה במעגל יוצרים מעגל פריקה חסר התנגדות כך שהמטען האגור

פים קבל במקביל לנגד מוסי. מתפרק מיידית

Copt=τD /R של בערך

גלי תמורהמע עבור הולכה

"סוללה והתנגדות) "ליניארי(מעגל תמורה

מתח על פני מפל V>Vγכאשר , בהולכה

VD=Vγ+Rf ID:י"נתון עהדיודה על פי מודל זה ואת מפל מתח Vγמודל זה לוקח בחשבון את

.Rfפני התנגדות - על " סוללה בלבד"מעגל תמורה

ר ולא לוקח חות מאחמודל תמורה זה מדויק פ Rfהמתח על ההתנגדות בחשבון את מפל

ובמקום זה נשתמש במפל מתח ממוצע VD≈0.7v עבורSi) .טוב לשימוש כאשרR >>

Rf .( מודל אידיאלי עבור דימוי קצר

ות קדימה התנגד - Rf = 0המודל מזניח את מוצדק . ואת מתח סף ההולכה.במצב הולכה

מודל זה הכי פחות .V>>VDמוש כאשר לשישמזניח מדויק אך הקל ביותר לשימוש כיוון

.קליל את מפל מתח הדיודה בהולכה עבור קיטעון

מודל ההתנגדות האחוריתפי המשוואה האנליטית דרך הדיודה בקטעון - על

אולם דרך התקן ( ID=-ISזורם זרם קבוע ת אי שלמו- מעשי קימות התנגדויות של אריזה

עם הגדלת ). המבנה המתווספים לזרם הזליגהי "תופעה זו מיוצגת ע, המתח גדל הזרם האחורי

.Rrהתנגדות אחורית

:י"מתח וזרם הדיודה נתונים ע

r

rD

r

DRR

RVV

RR

VI

+•−=

+−= .....................

ת בקטעוןאידיאלידיודה מודל שר הדיודה באיכות מודל זה נח לשימוש כא

אז ניתן R<<Rrאו כאשר הנגד/טובה מאוד ו להזניח את השפעתו

Rr∞)( : ID=0 : VD=-V מודל לתחום פריצה אחורית

כאשר הממתח ההפוך על פני הדיודה עולה על חורית והזרם הפריצה הא מתרחשת Vzמתח

מתאים המודל ה .במעגל גדל בצורה חריפה )בדיודת זנר (ת של פריצה אחורימקטעל

מייצג אתVzדומה לאופין מודל ההולכה כאשר את התנגדות הרכיב Rz - מתח הפריצה ו

השיפוע המופיע ( באיזור הפריצה האחוריתכאן זרם ומתח הדיודה ).Rz/1בגרף הוא

:םהמוסכ שליליים ביחס לכיוונם

( ) ZDZD

Z

ZD RIVV

RR

VVI +−=

+

−−= ........

שלבים בסיסיים בניתוח מעגלי דיודהסיכום נורטון / תבנין משפטיי" כל מעגל עתמרתה) 1

. פשוט שקוללמעגל .) ראשוניניחוש(בחירת המודל ) 2 .החלפת הדיודה במודל המתאים) 3 . פתרון המעגל בעזרת המודל)4

ה כי הניחוש הראשוני סתירה בפתרון פירוש .2אינו נכון ויש לחזור לשלב

,OFF :Id=0מצב ON :Vd=0, Id>0מצב Vd<0

בדיודהמודל בקרת המטעןתופעות המעבר בדיודה נגרמות עקב שינויי -

.ריכוז מטען המיעוטtfr -התאוששות קדמית מקטעון להולכה . trr –התאוששות אחורית מהולכה לקטעון.

ti)(: משוואת בקרת המטעןQ

dt

dQD

D

=+τ

Q -צומתלסמוך בהאגור) המיעוט(ן מטע. dQ/dt - שינוי במטען האגורקצב ה .

iD(t) = כאשר (זרם הדיודהiD>0 זה גורם טען הצומת להגדלת מ

τD -של נושאי מטען הממוצע אורך החיים .המיעוט

Q>0 הדיודה בהולכה ; Q=0הדיודה בקטעון . :יכולת אגירת המטען היא בעלת אופי קיבולי

טוי בעת הולכת בא לידי בי–קיבול הדיפוזיה

:הדיודה

T

DDD

V

IC

ητ

=≈

: בא לידי ביטוי בקטעון–קיבול שכבת המחסור

( )m

j

D

j

Dj

V

V

CVC

−

=

1

0

תגובת מעבר לדופק

קיבול .מצב מתמיד בטרם המיתוג, קטעון .1

.Vr–שכבת המחסור טעון למתח טעינת קיבול שכבת המחסור ויציאה ממצב .2

.הקטעון לקראת סף ההולכה

−

+⋅=

γVV

VVCRt

F

RF

joL ln1

.צבות הזרם הקדמיוהתי, העמקת ההולכה .3

.Dτ3בערך .מצב מתמיד, הולכה .4מטען , לאחר הורדת דופק המבוא, אחסנה .5

המיעוט מפונה מהצומת על ידי הזרם .השלילי

+⋅≈

+⋅=

R

F

D

R

F

DSV

V

I

It 1ln1ln ττ

תוך כדי טעינת קיבול , חזרה לקטעון עמוק .6 .תח שלילישכבת המחסור למ

7. ≈Cjo·3RL tt מצב מתמיד לאחר השלמת כל , קטעון .8

.תופעות המעבר

BJTטרנסיסטור

צומת : מבנה תלת שכבתי בעל שתי צמתות-זרם צומת אחת תלויה . הקולט וצומת הפולט

.בזרם צומת אחרת מודל אברס מול

.מתאר את הטרנזיסטור כזוג דיודות מצומדות-

C

B

E

VBE

VBC

+

+

-

-

Ic

Ie

IDE

IDC

:BC בתנאי קצר DEזרם הדיודה

)1(

/ −== TBE VV

ESDEE eIII

:BE בתנאי קצר DCם זר

)1(

/ −==− TBC VV

CSDCC eIII

ICS , IES בתנאי קצר( זרם הרוויה האחורית ( A [ ≤ 10 [ -של הצמתות

-14 10

-15 ≤ IES

:זרמי ההדקים

)1()1(

)1()1(

//

//

−−−=

−−−=

TBCTBE

TBCTBE

VV

R

SVV

SC

VV

S

VV

F

S

E

eI

eII

eIeI

I

α

α

)1()1(// −−−= TBCTBE VV

R

SVV

F

S

B eI

eI

Iββ

מקדמים

R

RR

R

RR

ββ

α

αα

β

+=

−=

1

1

F

FF

F

FF

ββ

α

αα

β

−=

−=

1

1

אופיין

הגדרת אופני פעולה off -cutt: 0 <BE V , 0 < BCVקטעון .1

VBC ואת VBEמזניחים את

F

S

E

II

β−

=

R

S

C

II

β=

. את הזרמים לגמריכ מזניחים"בדר VBE > , VBC < 0 0 פעיל קידמי .2

ואת היחידהVBCמזניחים את קשר זרם מתח

DE

VV

F

S

E IeI

I TBE ≅≈ /

α

R

SVV

SC

IeII TBE

α+−≈ )1(

/

זרמי זליגה

)1()1(

)0(

0 RFCSRF

R

S

C

COEC

II

I

III

ααααα

−=−=

==

00

0 )1(1

)0(

CF

F

CCE

CEOBC

II

I

III

+=−

=

==

βα

קשרי זרם זרם

EFCEFEC IIIII αα ≈+= 0)(

( ) BFCEBFBC IIIII ββ ≈+= 0

Saturation: 0 >BE V , > BCVרוויה .3

0 מזניחים את שתי היחידות

קשרי זרם מתח

TBCTBE

TBCTBE

VV

R

SVV

SC

VV

S

VV

F

S

E

eI

eII

eIeI

I

//

//

α

α

−≅

−≅

מקדם דחיפת יתר

BF

C

I

I

βσ =

מתחי רוויה

))1(

ln(0C

FCBF

TBCI

IIVV

SAT

αα −−=

−

++

=σ

ββ

σβ

β

1

1

ln R

F

R

R

TCE VVSAT

))1(

ln(0E

RCB

TBEI

IIVV

SAT

α−+≈

יחס קטן מאחד אפשר להניח רוויה אם ה- כלל

VBE < , VBC > 0 0 : פעיל אחורי . 4 VBEמזניחים את

0קשרי זרם מתח / ⟩≈− TBC VV

R

SC e

II

α

)1(/ −+≈− TBC VV

S

F

SE eI

II

α

0ECRE םקשרי זרם זר III +−=− α

0ECBRE III +=− β

זרמי זליגה

הקולט פתוח

F

RF

SE IIα

αα−=

10

הפולט פתוחS

R

RFC II

ααα−

=1

0

0

0

0 )1(1

ER

R

E

EC II

I +=−

= βα

ומודל בקרת המטעןBJTדינמיקה של מתאר את התנהגות הזרם בעת תופעת -

מעבר

זרם הקולט

F

FC

QI

τ=

n

FD

w

2

2

=τ הזמן הממוצע הנדרש למעבר

. מהפולט לקולטFQהמטען

זרם הבסיס

BF

FFB

Q

dt

dQi

τ+=

τBF הוא משך החיים הממוצע של מטעןQF ).רקומבינציה (.בבסיס

זרם הפולט

++=

BFF

FF

E Qdt

dQi

ττ11

Fτ, F βτ בפרמטרים Fβ,F αהתלות של

F

BFF τ

τβ =

FBF

BFF ττ

τα

+=

קיבולי הטרנזיסטור המפעפע מפולט לקולט מצטבר QFהמטען

י "תופעה זו ניתן לדמות ע. בנפח שכבת הבסיס . קיבול שקול המכונה קיבול הדיפוזיה

TBE VV

T

F

BE

FDif e

V

Q

dV

dQC

/0==

הקיבול הנוסף הינו קיבול שכבת המחסור וגם

א לא לינארי הו0

0

)1(j

m

j

BE

j

Dep C

V

V

CC ≈

−=

.נקרב אותו להיות לינארי

i

CC

C

B

F V

V

R

R⋅⋅≈

βσ

1

פישוט מודל בקרת מטען אופן הקטעון QF≈QR≈0בממתח הפוך שתי הצמתות

.איברים אלה זניחים ובמשוואת בקרת המטען

dt

dVCI BE

jEE ⋅= dt

dVCI BC

jCC ⋅−=

dt

dVC

dt

dVCI BC

jCBE

jEB ⋅+⋅=

פעיל קדמיי נושאקדמי ולכן יש ממתחבנמצאת BEצומת

. QFמטען המיעוט ינושאאחורי ולכן ממתחבנמצאת BCצומת

. QR ≈ 0מטען המיעוט

F

FBC

jC

F

FC

Q

dt

dVC

Qi

ττ≈⋅−=

+=

dt

dVCiQ BC

jCCFF τ

dt

dVC

dt

dVC

dt

diii BC

jcBE

jEc

F

F

cB +++= τ

β

: הואסף ההולכה המתקיים על תנאי ההתחלהIc=0.

פעיל אחורי

τR רושמים ic>-iE , R>Fם מחליפי

:ומקבלים τBF במקום τF, τBRבמקום

dt

dVC

dt

dVC

dt

diii BC

jcBE

jeE

R

R

EB ++−−= τ

β

רוויהבאופן הרוויה שתי הצמתות בממתח קדמי

VBE>0 , VBC>0 ולכן QF>0 , QR>0 משמעותיים .ומצויים יחדיו בחומר הבסיס

.Q(t)=Q SO + QSהמטען האגור הוא

QS0 ≈ τF• ICsat: ס הואמטען סף הרוויה בבסיגורם IBS : IBS = IB - IBS0הזרם העודף

האגור QSידי יצירת המטען -להעמקת הרוויה על .בבסיס

BS

S

SS IQ

dt

dQ=+

τ

הוא משך החיים הממוצע של קבוע הזמן - τsכאן והוא פונקציה של פרמטרים Qsהמטען האגור

:τsהביטוי עבור , אחרים

FR

FBRRBF

FR

RRFF ββ

βτβταατατ

++

•++=

•−

•+

1

)1(

1

:Qs(0)קיימים שני מקרים לתנאי התחלה

Qs(0)=0: תנאי ההתחלה הוא , בכניסה לרוויה .משום שמטען אגור טרם הצטבר

הטרנזיסטור היה מספיק , כאשרביציאה מרוויה אשר גרם למטען IB1זמן ברוויה עם זרם בסיס

)()0( 01 BBSS IIQ −= τ

−⋅+

−−⋅∞=

S

S

S

SS

tQ

tQtQ

ττexp)0(exp1)()(

הגדרת זרמים

B

satBEB

R

VVI

'

1

1

−−=

B

satBE

BR

VVI

'

2

2

−−−=

f

SatCBS

II

β−=0

N2=-IB2/IBs N1=IB1/IBs 0

בדרגת BJTזמני מיתוג של טרנזיסטור

מהפך צורת האותות

הגדרת זמני המיתוג

.מצב יציב בטרם הגעת דופק במבוא, קטעון .1הטרנזיסטור מתחיל לצאת מקטעון , השהייה .2

בעקבות טעינת קיבול שכבת המחסור ומגיע .BEלסף ההולכה של הצומת

−

+⋅+⋅=

γVV

VVCCRt jcjeBd

1

21ln)('

מזנק ICבאופן הפעיל הקדמי זרם , עליה .3 .מאפס לקראת סף רוויה, במהירות סופית

[ ] jcCFBFjCFFr CRCR βττβτ +=+≅

−−

⋅=σσ

τ9.01

1.01lnrrt

.כניסה לרוויה והצטברות המטען האגור .4 .מצב יציב, רוויה עמוקה .5פינוי המטען האגור נעשה על ידי זרם , אחסנה .6

. ירידת דופק במבואבסיס שלילי המופיע עם .ICאין שינוי בזרם

+

+⋅=

−

−⋅=

2

21

20

21

1lnln

N

NN

II

IIt s

BBS

BBSS ττ

הטרנזיסטור חוזר לאופן הפעיל , רידהי .7זרם הקולט יורד במהירות סופית , הקדמי

.לקראת זרם אפסי

++

⋅=1.0

9.0ln

2

2

N

Nt fallf τ

טעינת קיבול שכבות המחסור לקראת ערך .8 .אפסי

מצב יציב עם חלוף כל תופעות , קטעון .9 .המעבר

יש להוסיף קבל האצה

BJTטבלת סיכום 0 0 0 0

0 0 (1 )

0 0

. 0 0 (1 )

BC BE

BC BE C F B E F B

BC BE

BC BE C R B E F B

off V V

on V V I I I I

sat V V

r act V V I I I I

β β

β β

< <

< > = = +

> > − −

> < = − + = −

משפחות לוגיות

הגדרות

IHV– לוגי' 1'המזערי הנחשב כ מתח המבוא.

OHV– לוגי' 1' מתח מוצא מזערי הנחשב כ.

ILV– לוגי' 0' מתח המבוא המירבי הנחשב כ.

OLV– לוגי' 0' מתח מוצא מירבי הנחשב כ.

עצמת הרעש שאם תתלווה – חסינות לרעש

לאות ספרתי עלולה לשנות את אות המוצא .בצורה לא מבוקרת

LH

OLILL

IHOHH

NMNMMINNM

VVNM

VVNM

, =

−=

−=

מגדיר את מספר ) Fan-Out (-מספר מוצאיםהמוצאים שניתן לחבר לשער מבלי לקבל

.שגיאות

IL

OLL

I

IFO =

IH

OHH

I

IFO =

.את המינימלי מבניהםלוקחים

pdt -זמן העובר מרגע השתנות . זמן השהייה

האות במבוא הרכיב עד אשר האות במוצא .'1' אחוז מערכו ב 50מגיע ל

DTLמשפחת משפחה לוגית המבוססת על דיודות -

..וטרנזיסטורים )NAND( מבנה השער

ניתוח השער

הטרנזיסטור במוצא משמש לייצוב הרמה - .הלוגית במוצא

RBנגד מטרת הממתח השלילי ביחד עם ה-להקטין זמן אחסנה ובכך לשפר את זמן המעבר

.PULL DOWN ונקראוויה לקטעון מר ומאפשר רמת מתח , PULL UP נקרא RCנגד -

. Qבמצב קיטעון של ) Y(קבועה במוצא

Y Q D2 D1 ABC

1 OFF OFF OFF 0

0 SAT ON ON 1

מסתכלים על השורה הראשונה כדי - ILVחישוב

מתחילים . לדעת את מצב הטרנזיסטוריםגיעים עד לכניסה ובדרך רושמים את מהאדמה ומ

.נשאף לקבל מתח מקסימלי. המתחים שפוגשים

VVVVV DDBEIL 2.17.05.02 =+=−+= γ

.כמו מקודם רק על השורה השניה- IHVחישוב

VVVVV DDBESIH 7.15.02.22 =−=−+= γ

רואים כי במוצא הטרנזיסטור - OLVחישוב

.Vce-sat = 0.3וא ברוויה ומתח המוצא ה

המוצא בקטעון אין מתח שנופל על - OHVחישוב

.Vcc=5vהנגד לכן מתח המוצא הוא חישוב חסינות לרעש

( )

( )

NM V V v

NM V V v

NM MIN NM NM v

H OH IH

L IL OL

H L

= − = − =

= − − =

= =

5 17 33

12 0 3 0 9

0 9

. .

. . .

. ,

מניפת המוצאחישוב לוגי אין בעיה לחבר אינסוף דרגות ' 1'במצב

עומס כי הזרם שיוצא בכניסה הוא אפס בגלל . הדיודה :לוגי נחשב זרמים' 0'במצב

mAkR

VVVI OLOnDcc

IL 22

3.07.05=

−−=

−−= −

mAkR

VVII

C

OLccBOL 65.49

2

3.053.18.050 =

−−⋅⋅=

−−= βσ

242

65.49===

IL

OLL

I

IFO

)OR(מבנה השער

ניתוח השער

OUT Q4 Q3 D3 Q2 Q1 D2 D1 AB

0 SAT OFF OFF OFF OFF ON ON 00

1 OFF SAT ON ON OFF OFF ON 01

1 OFF SAT ON OFF ON ON OFF 10

1 OFF SAT ON ON ON OFF OFF 11

.לפי שורה ראשונה - ILVחישוב

VVVVVV DBEDBEIL 2.11133 =−++= γ

)1אחת הכניסות ב ( שורה שניה - IHVחישוב

VVVVVV CDBEDSBEIH 7.11133 =−++=

TTLמשפחת משפחה לוגית המבוססת על טרנזיסטורים -

.משפחה מתקדמת מקצרת זמני מעבר. ונגדים )NAND (מבנה השער

שערניתוח ה

- Q1ניתן ,הוא טרנזיסטור עם שני אמיטרים לראות את זה כמו שני דיודות במקום

.האמיטרים- Q1 משפר את זמן המיתוג במעבר הקריטי

4Q ו 3Q -הוצאת המטענים מ .מרוויה לקיטעון 1Q - משום ש , נעשית בזמן קצר1Qאל

הנמצא ברוויה סופג את הזרם ופורק את רהמטענים מהר יות

- 2Q 3 – וQ מחוברים בצורה הנקראת : (TOTEM POLE),הרצון להקטין את ינה ה

בדרך . עובר מרוויה לקטעוןQ3ההשהיה כאשר קיים קיבול טפילי בין מוצא השער לשער , כלל

יש לטעון קיבול זה (נוסף המחובר אליו נגד קטן היה גורם , )במהירות האפשרית

, לכן נגד אקטיבי זה .להספק פיזור על השערומצד , מצד אחד טוען מהר את הקיבול הטפילי

לוגי " 0"א גם מהווה נגד גדול במצב של ו השניות הנגד האקטיבי פותר במילים אחר. במוצא

שתי בעיות Q3הספק פיזור קטן של השער בזמן ש . א

). בקטעון- Q2. (ברוויה . הקטנת זמן הטעינה של העומס הקיבולי. ב

.לוגי במוצא" 1"ל" 0"במעבר מ טבלת מצבים

Y Q3 D Q4 Q2 Q1 AB

1 OFF ON OFF ON SAT 0

0 SAT OFF SAT OFF R.ACT 1

: שתי אפשרויות נעשה ממוצע- ILVחישוב

4.05.01.0411 =+−=+= γBESCEI VVV

V V VBC V V VI BE BE BE2 1 4 31 0 7 0 7 0 7 05 12= − + + + = − + + + =γ . . . . .

( )V V V VIL IL I= + =2 2 08/ .

. מסתכלים על השורה השנייה- IHVחישוב

VVVVVVVV BEBCSBESBEIH 8.15.03.21143 =−=−++= γ

רואים כי במוצא הטרנזיסטור - OLVחישוב

.Vce-sat = 0.3ברוויה ומתח המוצא הוא

. זניח OHV - Ib2חישוב

VRIV CBOH 6.37.07.05 42 ≈−−∗−=

חישוב חסינות לרעש

NM V

NM V

NM V

L

H

= = − =

= = − =

=

∆

∆

0 08 0 3 05

1 36 18 18

05

. . .

. . .

.

מניפת מוצא

AIIIFO OHIHOHH µ10// גדול ==

מאוד

MABFOL II 11210*8.2*50*8.0* 3

3 === −σβ

( )mA

K

VI OL

IL 975.04

8.05=

−−=

1121

112=== LFOFO

)RNO(מבנה השער

טבלת מצבים

Y Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 AB

1 OFF OFF OFF SAT SAT 00

0 SAT SAT OFF R.ACT SAT 01

0 SAT OFF SAT SAT R.ACT 10

0 SAT SAT SAT R.ACT R.ACT 11

.לפי שורה ראשונה - ILVחישוב

. לפי שורה שלישית - IHVחישוב

ישנם מקרים בהם יש לבצע הנחות כלשהן ,כאשר לא ניתן לדעת את המתחים באופן ברור

ואז להניח את אחד המרווחים וכך לחשב את במקרים רבים . השני ואת הזרמים

FOH FOL>> , מדובר ' 1'כיוון במוצא

או בזרמי זליגה או הולכה אחורית של טרנז .'דיודה

כ מדובר "כאשר משתמשים בדיודת זנר בד

]15כלומר , בלוגיקת סף גבוה ]ccV V=.

FETטרנזיסטורי הוא FETהרעיון הבסיסי של טרנזיסטור מסוג

כאשר , nיצירת תעלה של חצי מוליך מסוג השליטה על צפיפות נושאי מטען נעשית בעזרת

וצרת צומת בין החומרים בגלל שנ .שדה חשמלייש שכבת מיחסור , n והחומר מסוג pמסוג

ככל שהממתח ההפוך גדול יותר שיכבת . ביניהםככל ששכבת המיחסור . המיחסור גדולה יותר

זה נכון עד . קטנה יותר המוליכות גדולה יותרלנקודה שבה שתי שכבות המיחסור נוגעות אחת

ראת נקודה זו מתרחשת בנקודה הנק. בשנייה"pinch of f ) "VP (VDG= VP.

VGS –תמיד . משפיע על רוחב שכבת המחסור .שליליVDS –משפיע על השיפוע של שכבת המחסור . סימון

PMOS סימון NMOSסימון

אופיין זרם מתח

קטן ההתקן פועל כנגד לינארי אשר VDS עבור

.VGSי המתח "התנגדותו מבוקרת ע VDS < VGS -Vpהוא תנאי ההולכתחום

])()1(2[ 2

P

DS

P

DS

P

GSDSSD

V

V

V

V

V

VII −

−⋅−=

.קטן מאוד ניתן לעשות קירוב VDS עבור

DS

P

GS

P

DSSD V

V

V

V

II ⋅−

−= )1(2

גורמת להתעקמות הגרף עד VDS הגדלת ומשם נגיע לשמגיעים לנקודת הצביטה

. VDS > VGS -Vpתנאי הוא הרוויהתחום .VGSשבו הזרם קבוע לכל

2)(P

DSDSSD

V

VII =

2)1(P

GSDSSD

V

VII −=

MOSטרנזיסטור ישנם שני סוגים . FET טרנזיסטורים דומים ל -

NMOS ו PMOS כל אחד מהם יכול להיות .מסוג מחסור או העשרה

מבנה

סוג מחסור

PMOS סימון NMOSסימון

.כ הקו הניצב לשער יותר עבה"בדר .יכול להיות גם חיובי VGS המתח -

תווצר שכבת מחסור מתחת VGS <0עבור כמו ( וההתנגדות תשתנה לשכבת בתחמוצת

)FETב יעלה מס האלקטרונים בתעלהVGS >0עבור

.וכך תעלה מוליכות התעלה המשוואות המתארות טרנזיסטורים מסוג -

.FETמחסור זהים לאלה של הוא בסימני NMOS לבין PMOS ההבדל בין -

פשוט הופכים את סדר (המתחים והזרמים ס האותיות במתחים ומוסיפים סימן מינו

).לזרמים

סוג העשרה

PMOS סימון NMOSסימון

. בניגוד למיחסור כאן אין תעלה-המסלול מהשפך למקור כולל VGS =0 כאשר -

זה מונע . שתי דיודות המחוברות גב אל גב .זרימת זרם מהמקור לשפך

VGS > VTי מתח "עלה מתאפשרת ע יצירת ת- .)קטעון (אחרת לא יזרום זרם משמעותי

VDS < VGS − VT תנאי - תחום הולכה

])(2[2

DSDSTGSD VVVVkI −⋅−=

K – מוליכות

)(2

1

L

WCk oxnµ=

VDS > VGS − VT תנאי - תחום רוייה

2)( TGSD VVkI −=

ים מלבד האופיינים דומPMOSלטרנזיסטורי VTהמתח . היפוך בקוטביות הזרמים והמתחים

.הוא שלילי מסוג העשרהNMOS עם עומס NMOSמהפך

העומס המשמש כנגד -

.אקטיבי יהיה תמיד ברוויה ).התנגדות אינסופית(

Vin<Vt1, T1(off),T2(off) Vin>Vt1,T1(sat),T2(sat) Vo>Vin-Vt1 Vin>Vt1,T1(on),T2(sat) Vo<Vin-Vt1

CMOSמשפחת יתרונות

אין צריכת הספק , חסינות לרעש יותר טובה-אפשרות , זמני עלייה וירידה סימטריים, סטאטי

.זיווד בצפיפות גדולה חסרונות

טרנזיסטורים במעגל של 2Nשטח גדול דרושים Nמשתנים .

CMOSמהפך

ם מטיפוס ינ הCMOSהטרנזיסטורים במהפך -

כאשר הם מתחילים להוליך רק. העשרהVT, הוא חיובי עבור NMOS ושלילי עבור

PMOS. מתפקדים כשני מתגים אשר עובדיםים או סגורים בו לסירוגין ומצב ששניהם פתוח

.זמנית אינו חוקי אופיין סטאטי

חסינות לרעש

IHV - מתח הטרנזיסטור התחתון שבו יתחיל

TILלהוליך VV =

IHV - מתח שבו הטרנזיסטור העליון יתחיל

TDDIHלהוליך VVV −=

DDOH VV = 0=OLV

TVNM =

.1 במוצא ל 0 ממצב cmosמעבר מהפך t1 – זמן בו Tpעלכן ישנו זרם קבו, ברוויה:

( )1 2

1T

DD T

V Ct

K V V=

−

t2 – זמן המעבר בהולכה עד כדי

0.9D DDV V=:

2 1

1 9 21ln

2( ) 0.1

DD T

DD T DD

V VCt t

K V V V

− −= + −

זמן ההשהייה מוגדר עד 0.5O DDV V=

: ומקבל

1

41ln 3

2( )

T

pd

DD T DD

VCt t

K V V V

= + − −

DNANשער

Z TPA TPB TNA TNB AB

1 LIN LIN OFF OFF 00

1 LIN OFF OFF LIN 01

1 OFF LIN LIN OFF 10

0 OFF OFF LIN LIN 11

NORשער

Z TPB TPA TNA TNB AB

1 LIN LIN OFF OFF 00

0 LIN OFF OFF LIN 01

0 OFF LIN LIN OFF 10

0 OFF OFF LIN LIN 11

טריקים ושיטיקים

כדי לקבוע את פונקצית השער CMOSבניתוח אם הם מחוברים . NMOS מסתכלים עלשערי . AND אם בטור זה ORבמקביל זה

PMOSחייבים להיות משלימים ל NMOS יהיה PMOS מחובר בטור NMOSכלומר את

אם המוצא מחובר . מחובר במקביל ולהיפך . זוהי דרגת מהפךPMOSמתחת לשערי

:nmos/pmosטבלה מסכמת ל

.k צריך להיות k/2קום יש לשים לב שבטבלה זו במ: הערה

:CMOS ל TTLתאימות בי

.בחיבור הפו אי בעיה, ]להוסי שרטוט[ יש להוסי נגד במקביל CMOS ואז TTLכאשר מחברי