03 tranzistori sa efektom polja
DESCRIPTION
FETTRANSCRIPT
-
1E2 2009 03 .
Field-Efect Transistor - FET
-
2E2 2009 03 .
.
S D
G
G, ( ) (). , , S, , D. (source) (drain), (gate). .
Lilienfeld 1925
-
3E2 2009 03 .
, (gate, ), G
, (source, , ) S
, (drain, ),D
(channel)
FETFET
-
4E2 2009 03 .
( N-, P-).
-
5E2 2009 03 .
(())
(( ))
-
6E2 2009 03 .
( ):N- P- .
FETFET
NN PP
-
7E2 2009 03 .
PN-( , Junction Field-Efect Transistor - JFET),
, (insulated gate fieldeffect transistor - IGFET) .
PN-
PN- G S D
P-
dielektrik
N-
Al
IGFETJFET
-
8E2 2009 03 .
: ( ),
.
JFET
IGFET
G S D
P-
dielektrik
N-
Al
-
9E2 2009 03 .
G S D
P-
dielektrik
N
Al
N G S D
P-
dielektrik
N- N N
Al
(() )
JFET
IGFETIGFET
-
10
E2 2009 03 .
FETFET
NN PP JFET IGFET D
-
11
E2 2009 03 .
IGFET
PN-
PN-
G S D
P-
dielektrik
N-
Al
PN-JFET
22 11
-
12
E2 2009 03 .
PN-
JFETJFET
11
11
-
13
E2 2009 03 .
, ( , DEPLETION LAYER). , .
S
G
DS
G
D
11
JFETJFET
-
14
E2 2009 03 .
PN-
JFETJFET
11
11
11
N, PN, P
-
15
E2 2009 03 .
G S D
Al
B
G S D
P-
N N
B
IGFETIGFET
( )
2211
22
-
16
E2 2009 03 .
, , .
G S D
Al
B
G S D
P-
N N
B
IGFET
22
-
17
E2 2009 03 .
11
11
22
N, PN, P
IGFETIGFET
22
G S D
P-
dielektrik
N
Al
N
-
18
E2 2009 03 .
IGFET
PN-
PN-
G S D
P-
dielektrik
N-
Al
PN-JFET
2211
11 22
-
19
E2 2009 03 .
FETFET
NN PP JFET IGFET D
-
20
E2 2009 03 .
(())
.
G S D
Al
B
IGFETIGFETFETFET
11
11 22
-
21
E2 2009 03 .
(())
(())
.
() .
G S D
P-
N N
B
22
22* . inductio , , , ,
:
-
22
E2 2009 03 .
channelgate
source
drain
22
11
ET
IGFET
11 FET
SOURCE
-
23
E2 2009 03 .
IGFETIGFET
PN-
PN-
G S D
P-
dielektrik
N-
Al
JFETJFET
-
24
E2 2009 03 .
PN-
GD
S
()
N-
GD
SP-
N-
11
11
11
22
11
GD
S
GD
S
JFETJFET
IECIEC IEEEIEEE
-
25
E2 2009 03 .
UDS0
IDS
IDSS
UGS = 0
UGD = 0
IDSS (saturation drain current) UGS =0
G
D
S
A
V
+ N-JFET
II
-
26
E2 2009 03 .
UDS0
UGS
UGS = UGS(OFF)
UGS =0
UGD =0
UGD = UGS(OFF)
IDS IDSS
G D
S
A +
+
UDS
IDS
UGS
UUGS(OFF)GS(OFF)
N- JFET
II
-
27
E2 2009 03 .
UUGS(OFF)GS(OFF)
GD
S
A+
+
UDS
IDS
UGS
N-
N-
)OFF(GSGS UU
?
-
28
E2 2009 03 .
+
DS
DSDSDS R
UIU = 0
,
UDS0
IDS IDSS
UGS = 0
UGD = 0
-
29
E2 2009 03 .
UDS-UGS(OFF)
UGS =0
IDS IDSS
IDSS
)(OFFGSGD UU
UUGS(OFF)GS(OFF)
-
30
E2 2009 03 .
UDS-UGS(OFF)
UGS =0
IDS IDSS
?
-
31
E2 2009 03 .
UDS-UGS(OFF)
UGS =0
IDS IDSS
)(OFFGSGD UU =
+
)OFF(GSGD UU = 0
UGS , UDS - UGS(OFF)
-
35
E2 2009 03 .
- , ( , )
JFET
GD
S
UDS< 0UDS> 0
G D
S
N- P-
- (
)
-
36
E2 2009 03 .
UGS(OFF) P-,
N- JFET
0
UGS
P-
UGS(OFF)>0
N-
UGS(OFF)
-
37
E2 2009 03 .
UDS-UGS(OFF)
UGS
UGS = UGS(OFF)
UGS =0 IDS
IDSS
UUGS(OFF)GS(OFF)
IDSS
rds (channel, drain-source resistance)
constGSUD
DSds I
Ur =
=
dsconstGSUDS
Dds rU
Ig 1== =
GD
S I.
II.
-
38
E2 2009 03 .
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF) UGS(OFF)/2
N-
constDSUGS
Dm U
Ig=
=
GD
S )( )OFF(GSDSSGSD U,I,UI
III.
-
39
E2 2009 03 .
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF) UGS(OFF)/2
GD
SUPG
UPD +
+
IDS UGS
IDSS
0
UGS(OFF) UGS(OFF)/2
GD
SUPG
UPD ++
N-
-
UDS 0UGS 0 UDS 0UGS 0
0=
=constDSUGSD
m UIg
-
40
E2 2009 03 .
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
DDSS)OFF(GS
m IIU
g 2=
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF) UGS(OFF)/2
gm (mutual conductance)
constDSUGS
Dm U
Ig=
=
GD
S
N-FET
2.
3.
-
41
E2 2009 03 .
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII DDSS
)OFF(GSm II
Ug 2=
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF) UGS(OFF)/2
GD
S
N-FET
2.
3.
)(OFFGSGSDS UUU 1.
-
42
E2 2009 03 .
IDS(UGS)
Gds
S
G
D
IGSS
Gds =
IGSS = -
-
43
E2 2009 03 .
gmugs gds
S
G D
ugs uds constDSU
GS
Dm U
Ig=
=
dsconstGSUDS
Dds rU
Ig 1== =
gm =
gds =
DDSS)OFF(GS
m IIU
g 2=
-
44
E2 2009 03 .
gmugs gds
S
G D
CGD
CGS
0,85 10pFCGD(Crss) 3,5 45pFCGS(Ciss) 100 18 000Sgm(gfs) 1 500Sgds(gos) 1 10VUGS(FF) 20 100VU(BR) 0,01 1nIGSS 5 500mIDSS
-
45
E2 2009 03 .
G D
SN-
GD
S P-
JFET
N-
gmugs gds
S
G D
ugs uds
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
DDSS)OFF(GS
m IIU
g 2=
UGS(OFF) P-, N- JFET
)(OFFGSGSDS UUU
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF) UGS(OFF)/2
2.
3.
1.
-
46
E2 2009 03 .
IGFET
: ( - depletion mode), ( (enahacement mode)
22
22
PNPN--
D
E
-
47
E2 2009 03 .
MOSFETMOSFET
M--()
Metal Oxide Semiconductor (MOSFET)
-
IGFET
MOMOETET
MISFETMISFET M--
-
48
E2 2009 03 .
(())
G S D
P-
dielektrik
N- N+ N+
Al
G
D
S
B
= (depletion mode)
= (enhacement mode)
N-
NN--MOSMOS
MOSFETMOSFET
11
D
E
-
49
E2 2009 03 .
(())
() . (enhacement mode)
G S D
P-
N+ N+
+
G S D
P-
N+ N+
B G
D
S
B
N-
E-MOSFET
22MOSFETMOSFET
-
50
E2 2009 03 .
ID(mA)
UDS(V)0
IDSS UGS=0
UGS=+4 V
UGS=+2 V
UGS=-2 V UGS=-4 V
10
10
a
ID(A)
UDS(V) 0
UGS=20 V
UGS=10 V
UGS=8 V
UGS= 6 V
10
1
UGS=0
GD
S
UDS+
ID
UPG+
N-MOS
JFET-a
G D
S UPD
ID
UPG
+
JFET-a
2211
-
51
E2 2009 03 .
ID(A)
UDS(V) 0
GD
S
UDS+
ID
UPG+
UGS=-20 V UGS=-10 V
UGS=-8 V
UGS=-6 V
10
1
UGS=0
P-MOS
E-MOSFET
-
52
E2 2009 03 .
- MOS- :
-
- () .
E-MOSFET
D-MOSFET
G
D
S
G
D
S
-
53
E2 2009 03 .
ID
UGS
IDSS
0
UGS(OFF)
G D
S
B
a
ID
UGS0
UGS(TO)
b
GD
S
B
E-MOSFET
D-MOSFET
N-MOS
-
54
E2 2009 03 .
ID
UGS0 UGS(TO)
GD
S
B
ID
UGS
IDSS
0 UGS(OFF)
GD
S
B
ID
UGS0 UGS(OFF)
GD
S
B
ID
UGS0 UGS(TO)
GD
S
B
N-MOS
P-MOS
E-MOSFETD-MOSFET
-
55
E2 2009 03 .
PN- N
-
G D
S
G
D
S
G
D
S
P
-
G D
S
G
D
S
G
D
S
(enhacement mode)
(depletion mode)
JFETJFET IGFETIGFET
IECIEC
-
56
E2 2009 03 .
G
D
S
UG = +U
UG = 0
G
S
D UG = -U
UG = 0
NN
PP
-
57
E2 2009 03 .
GD
+
G
S
D
-
58
E2 2009 03 .
Field-Efect Transistor - FET22. .
-
59
E2 2009 03 . PN-
N
-
G D
S
G
D
S
G
D
S
P
-
G D
S
G
D
S
G
D
S
(enhacement mode)
(depletion mode)
JFETJFET IGFETIGFET
IECIEC
DD--MOSMOSFETFET EE--MOSMOSFETFET n-
-
60
E2 2009 03 .
- , ( , )
JFET
GD
S
UDS< 0UDS> 0
G D
S
N- P-
- (
)
-
61
E2 2009 03 .
UDS-UGS(OFF)
UGS
UGS = UGS(OFF)
UGS =0 ID
IDSS
UUGS(OFF)GS(OFF)
IDSS
GD
S
( -)
N- JFET
UGS(OFF) P-, N- JFET
-
62
E2 2009 03 .
UDS-UGS(OFF)
UGS
UGS = UGS(OFF)
UGS =0 ID
IDSS
rds (channel drain-source resistance)
constGSUD
DSds I
Ur =
=
dsconstGSUDS
Dds rU
Ig 1== =
gds =
-
63
E2 2009 03 .
UDS0
-UGS(OFF)
UGS
UGS =0 IDS
IDSS
)(OFFGSGSDS UUU
--
1.
)(OFFGSGD UU
GD
S
N- JFET
-
64
E2 2009 03 .
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
DDSS)OFF(GS
m IIU
g 2=
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF) UGS(OFF)/2
gm (mutual conductance)
constDSUGS
Dm U
Ig=
=
GD
S
2.
3.
N- JFET
-
65
E2 2009 03 .
gmugs gds
S
G D
ugs uds
constDSUGS
Dm U
Ig=
=
IDS(UGS)
Gds
S
G
D
IGSS
dsconstGSUDS
Dds rU
Ig 1== =
gm =
gds =
0G I
-
66
E2 2009 03 .
- MOS-
-
- () .
E-MOSFET
D-MOSFET
G
D
S
G
D
S
-
67
E2 2009 03 .
ID
UGS0 UGS(TO)
GD
S
B
ID
UGS
IDSS
0 UGS(OFF)
GD
S
B
ID
UGS0 UGS(OFF)
GD
S
B
ID
UGS0 UGS(TO)
GD
S
B
N-MOS
P-MOS
E-MOSFETD-MOSFET
-
68
E2 2009 03 .
D
S
G
+UDD
RG2
RD
-UGG RG1
JFET
21
2
GG
GGGGS RR
RUU +=
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
DSSI
)(OFFGSU
DDDDDS RIUU =IGSS0
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF)
-
69
E2 2009 03 . D
S
G
+U
RS
0= DSGS IRU
D
S
G +
RS
U
0= SDDS RIUU2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
)(OFFGSGSDS UUU
III
IIIIII
2.
1.
II
IIII
?
-
70
E2 2009 03 .
0= DSGSGG IRUIR
D
S
G +
RS RG
U0= SDDS RIUU
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
)(OFFGSGSDS UUU
D
S
G
+U
RS RG
RD
D
S
G
+U
RS RG2
RG1 RD
GG RI 0
-
71
E2 2009 03 .
D
S
G
+UD
RS RG
Ci
Co
ui uo
(Source-follower)
RE
ui
UCC
uo
RB1
RB2
uOCB
CE
--
0G =U0G I
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF)
odSgs uiRu = :
IDQIDSS/2
-
72
E2 2009 03 .
D
S
G
+UD
RS RG
Ci
Co
ui uo
gmugs
rds
S G
D
RS ui uo
M
( ) 11 Sdsmds Sdsmu
-
73
E2 2009 03 .
D
S
G
+U
RS RG
uI
uO
Rg
CS
CD
CG
RD
D
S
Gui
uo RD
-
74
E2 2009 03 .
D
S
G
+U
RS RG
ui
uo
Rg
CS
CD CG
RD
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
0= SDDSDD RIURIU
0= DSGSGG IRUIR
)(OFFGSGSDS UUU
2. 1.
III IIIIII
-
75
E2 2009 03 .
RD
D
S
G
UDD
RS
IDQ
+
RG
Ci
Co
ui uo RL
CS
( )Ddsmi
ous Rrgu
uA ==
gmugs gds
S
G D
RD
uo
uBE
RC
UCC
iB iC RB1
ui uCE = uO RB2
RB
B
C
i
ou R
RruuA CE==
uo
uBE
RC
UCC
iB iC
RB1
ui uCE = uO RB2
)( CCEc
b RrguuA m==
-
76
E2 2009 03 .
DSSD II =
0 -UGS(OFF)
IDUGS=0
UDSUGS
IDSS
0UGS(OFF)
ID+
US
UGS
RL
-
77
E2 2009 03 .
R
RL
RSIO
USRL
RS
IO
USD
GSS I
UR =
0 -UGS(OFF)
IDUGS=0
UDSUGS
IDSS
0UGS(OFF)
ID+
US
UGS
RL
=
DSS
D)OFF(GSGS I
IUU 1
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
1,7 2,0
SDGS RIU =
DI
= k
DSS
D)OFF(GSGS I
IUU
1
1
-
78
E2 2009 03 .
D
S
G
+UDD
RS uo
MOS Source-follower
N-MOS
D
S
G
+UDD
RD uO
uI
MOS Common-Source
( )Ddsmi
ous Rrgu
uA ==
+
RC
uo ui
RE
uI
UCC
uO
-
79
E2 2009 03 .
P-MOS
RL
Q2
+
P P Q2
R
R IO
U
I
-
80
E2 2009 03 .
Q1
Q2
+
Q3
MOS-
Q1
Q2
+
Q3
Q1
Q2
+
N
Q3
Depletion MOS
N-MOS
P-MOSD-MOSFET
-
81
E2 2009 03 .
CMOS
A
+U
B
N
P
Enhacement MOS
E-CMOS
A
B UA = +U
UA = 0
-
82
E2 2009 03 .
MOSo :) -, BAC =
BAC +=BAC +=
) -,) -,) .
A
+
B
C
-
83
E2 2009 03 .
MOSo :) -, BAC =
BAC +=BAC =
) -,) -,) -.
A+
B
C BAC +=
-
84
E2 2009 03 .
MOSo :) -, BAC =
BAC +=BAC +=
) -,) -,) .
A
+
BC
A
+
B C
-
85
E2 2009 03 .
MOSo :) -, BAC =
BAC +=) -,) -,) .
A +
BC
BAC =
A +
B C
-
86
E2 2009 03 .
ID
UGS
IDSS
0 UGS(OFF)
GD
S
B
ID
UGS 0 UGS(TO)
GD
S
B
IDS
UGS
IDSS
0 UGS(OFF)
2
)(1
=
OFFGS
GSDSSD U
UII
G D
S
DDSS)OFF(GSconstDSU
GS
Dm IIUU
Ig 2==
=
JFETD-MOSFET -MOSFET
-
87
E2 2009 03 .
S
D
G-
-
IEEEIEEE PN-
N
-
G D
S
G
D
S
G
D
S
P
-
G D
S
G
D
S
G
D
S
S
D
G+
+
N
P
S
D
G+
+
S
D
G-
-
-
88
E2 2009 03 .
G
C
E
(Insulated Gate Bipolar
Transistor- IGBT)