ANALOGNA ELEKTRONIKAANALOGNA ELEKTRONIKAŠesto predavanjeŠesto predavanjeVanr. prof. dr Abdulah Akšamović, dip.ing.el.

1

Tranzistori sa efektom poljaTranzistori sa efektom polja

Unipolarni tranzistori – u tranzistorskom efektu učestvuje

samo jedan tip naboja: elektroni ili šupljine

N- kanalni elektroni nosioci naboja

P- kanalni šupljine nosioci naboja

JFET (Junction Field-Effect Transistor) – spojni FET JFET (Junction Field-Effect Transistor) – spojni FET

D-MOSFET (Depletion type Metal-Oxide-

Semiconductor Field-Effect Transistor) – tranzistor saugrañenim kanalom

E-MOSFET (Enhancement type Metal-Oxide-

Semiconductor Field-Effect Transistor) - tranzistor sainduciranim kanalom

2

JFETJFET D - Drain – OdvodS - Sorce – UvodG - Gate – Vrata (Upravljačka elektroda)

D

G

S

0

2(1 )d

GS

P

P

rr

V

V

V napon praga

=−

−

Otpor kanala

Šoklijeva ( William Bradford Shockley) relacija:

3

Šoklijeva ( William Bradford Shockley) relacija:

2(1 )

ln 0

GSD DSS

P

DSS GS

VI I

V

I maksima a struja dreina pri naponu V

= −

− =

Paralele – unipolarni (JFET) i bipolarni (BJT)

4

2(1 )

0 0,6

GSD DSS c b

P

D S c e

G be

JFET BJT

VI I I I

V

I I I I

I A U V

β= − ⇔ =

= ⇔ ≅= ⇔ =

MOSFET MOSFET –– sa ugrañenim kanalomsa ugrañenim kanalom

5

6

D

G

S

MOSFET sa induciranim kanalomMOSFET sa induciranim kanalom

7

2

( )

2( )

( )

( )

D GS P

D on

GS on P

I k V V

Ik

V V

= −

=−

D

G

S

8

Polarizacija FET tranzistoraPolarizacija FET tranzistora

D

Rd

+Vdd

9

G

S

Rg

Egg

Primjer 23. Odrediti sve napone i struje JFET tranzistora polariziranog prema šemi sa slike ako su poznati podaci: Vgg=2V, Rg=1M, RD=2k, VDD=16V, IDSS=10mA, Vp=-8V.

2

0

0

2

1 5.625

4,75

4,75

2

0

Q

GSQ GG

GSD DSS

P

DS DD D D

D DS

G GS

V V V

VI I mA

V

V V I R V

V V V

V V V

V V

= − = −

= − =

= − == == = −

=

Rd

Rg

Vdd

10

0

0

4,75

S

G

S D

V V

I A

I I mA

=== =

Vgg

Polarizacija JFET tranzistora otporom u Polarizacija JFET tranzistora otporom u krugu sorsakrugu sorsa

2

0

0

0 0

(1 )

0

GSD DSS

P

DD D D DS D S

G

S D S

GS G S D S

VI I

V

V I R V I R

V

V I R

V V V I R

= −

= + +=== − = −

2D SI R= +

Rd

Vdd

+Vdd

11

2

2

22 2

(1 )

0,

, (2 ),

D SD DSS

P

D D

Ps P S P

DSS

I RI I

V

aI bI c

Va R b V R c V

I

= +

+ + =

= = − + =

Rg Rs

Primjer 24. Odrediti radnu tačku, te sve napone prema masi JFET tranzistora sa slike. Dati su podaci: VDD=20V, RD=3k3, RS=1k, RG=1M, IDSS=8mA, VP=-6V

2

2

22 2

63

(1 )

0,

, 2 ,

3610 , 2( 6)1000 16500, 36

8 10

D SD DSS

P

D D

Ps P S P

DSS

I RI I

V

aI bI c

Va R b V R c V

I

a b c−

= +

+ + =

= = − =

= = − − = − =⋅

VDD

RD

ID

12

3

0

0

0

8 102,587

2,587

( ) 8,87

2,587

11,46

0

Q

Q Q

Q

Q

D

GS D S

DS DD D D S

S D S

D

G

I mA

V I R V

V V I R R V

V I R V

V V

V V

−⋅=

= − ⋅ = −

= − + =

= ⋅ =

==

RSRG

Polarizacija JFET tranzistora djeliteljem u Polarizacija JFET tranzistora djeliteljem u krugu gejta i otporom u krugu sorsakrugu gejta i otporom u krugu sorsa

Rd

+Vdd

R1

C

C

Uul

Uizl0 2

1 2

0

0 0 0

2

0

(1 )

G

DDG

S D S

GS G S G D S

GSD DSS

P

I

VV R

R R

V I R

V V V V I R

VI I

V

=

= ⋅+

== − = −

= −

13

R2 RsCe

2

2

2

0

20

0,

,

2( ) ,

( )

P

D D

s

PP G s

DSS

p G

V

aI bI c

a R

Vb V V R

I

c V V

+ + =

=

= − −

= −

Primjer 25. Odrediti radnu tačku, te sve napone prema masi JFET tranzistora sa slike. Dati su podaci: VDD=16V, RD=2k4, RS=1k5, R1=2M1, R2=270k, IDSS=8mA, VP=-4V.

Rd

+Vdd

R1

C

C

Uul

Uizl

0 21 2

0

0 0 0

2

2

0

1,82

(1 )

0,

G

DDG

S D S

GS G S G D S

GSD DSS

P

D D

I

VV R

R R

V I R

V V V V I R

VI I

V

aI bI c

=

= ⋅ =+

== − = −

= −

+ + =

14

R2 RsCe

2

2

0

20

0

0 0

0

2250000,

2( ) 19460,

( ) 33,8724

2, 4

3,6

1,78

10,2

s

PP G s

DSS

p G

D

S D S

GS G S

D DD D D

a R

Vb V V R

I

c V V

I mA

V I R V

V V V V

V V I R

= =

= − − = −

= − =

== == − = −= − =

0 0

4

6,64DS D S

V

V V V V= − =

Polarizacija MOSFETPolarizacija MOSFET--a sa ugrañenim a sa ugrañenim kanalomkanalom

0 21 2

0

0 0 0

2

2

0

1,5

(1 )

0,

G

DDG

S D S

GS G S G D S

GSD DSS

P

D D

I

VV R V

R R

V I R

V V V V I R

VI I

V

aI bI c

=

= ⋅ =+

== − = −

= −

+ + =

Rd

+Vdd

R1

C

C

Uul

Uizl

VDD=18V, R1=110MΩ, R2=10MΩRS=750Ω, RD=1k8, IDSS=6mA, VP=-3V

15

2

2

0

20

0

0 0

0

0,

562500,

2( ) 8250,

( ) 20, 25

3,11

2,337

0,83

12, 4

D D

s

PP G s

DSS

p G

D

S D S

GS G S

D DD D D

aI bI c

a R

Vb V V R

I

c V V

I mA

V I R V

V V V V

V V I R V

+ + =

= =

= − − = −

= − =

== == − = −= − =

0 0 10,06DS D SV V V V= − =

R2 RsCe

0

0

0 0

2

2

2

2

0

0

(1 )

0,

5760000,

2 46400,

G

G

S D S

GS G S D S

GSD DSS

P

D D

s

PP s

I

V V

V I R

V V V I R

VI I

V

aI bI c

a R

Vb V R

I

==== − = −

= −

+ + =

= =

= − = −

VDD=20V, R2=1MΩRS=2k4, RD=6k2, IDSS=8mA, VP=-8V

Rd

R2

+Vdd

RsCe

C

C

Uul

Uizl

16

2

0

0 0

0

0 0

64

1,76

4, 24

4,24

9,088

4,848

P sDSS

p

D

S D S

GS G S

D DD D D

DS D S

I

c V

I mA

V I R V

V V V V

V V I R V

V V V V

= =

== == − = −= − == − =

R2 Rs

Polarizacija MOSFETPolarizacija MOSFET--a sa induciranim a sa induciranim kanalomkanalom

2

( )

2( )

( )

( )

D GS P

D on

GS on P

I k V V

Ik

V V

= −

=−2( )D GS PI k V V= −

2( )

0D GS P

G

I k V V

I

= −=

17

2

2

2

2

0

( )

0

1( 2 ( ))

( )

G

GS DS

DD D D GS

D DD P D D

D D

D

D DD P

DD P

I

V V

V I R V

I k V V I R

aI bI c

a R

b R V Vk

c V V

=== +

= − −

+ + =

=

= − + −

= −

Rd

Rg

Uul

Uizl

C

C

Vdd

2 2 2 2

2

60,24

( ) (8 3)

( )

0

Don

GSon P

D GS P

G

GS DS

DD D D GS

I mA mAk

V V V V

I k V V

I

V V

V I R V

= = =− −

= −=== +

VDD=12V, Rg=10MΩ ,RD=2k, ID(on)=6mA, VGS(on)=8V, VP=3V

Rd

Rg

Uul

Uizl

C

C

Vdd

18

2

2

2

2

1

2

( )

0

4000000

1( 2 ( )) 40667

( ) 81

2,71

7,44

D DD P D D

D D

D

D DD P

DD P

D

D

I k V V I R

aI bI c

a R

b R V Vk

c V V

I mA

I mA

= − −

+ + =

= =

= − + − = −

= − ===

DD D D GSV I R V= +

Ne leži na radnoj pravoj

0 21 2

0

0 0 0

2 2 2 2

2

2

0

18

30,12

( ) (10 5)

( )

0,

G

DDG

S D S

GS G S G D S

Don

GSon P

D GS P

D D

I

VV R V

R R

V I R

V V V V I R

I mA mAk

V V V V

I k V V

aI bI c

=

= ⋅ =+

== − = −

= = =− −

= −

+ + =

VDD=40V, R1=22MΩ , R2=18MΩ RD=3k, RS=0,82k ID(on)=3mA, VGS(on)=10V, VP=5V

Rd

R1

Uul

Uizl

C

C

Vdd

R2 Rs Ce

19

2

0

20

0

672400,

12( ) 29653,

( ) 169

6,72

5,51

D D

s

G P s

G p

D

S D S

G

a R

b V V Rk

c V V

I mA

V I R V

V

= =

= − − + = −

= − =

== =

0 0

0

0 0

12, 48

19,84

14,33

S G S

D DD D D

DS D S

V V V

V V I R V

V V V V

= − == − == − =

Kombinirane strukture (BJT i FET)Kombinirane strukture (BJT i FET)

1 1 2 2

1 2

2 2

22 1 2

1 2

(1 )

0, 6

(1 )150

(1 )

b

be b e

be

be

e

e

V I R I R

I I I

I R U I R

U

UV

R VI A

R R RR RR

β

β µ

β

= += +

= + +=

++

= ≈ =++ +

+

20

0 2 2

00

0

2

3, 622

( )10,924

1,88

(1 )

(1 ) 3, 62

e

b

b beD D D D

e

b beD e

e

GSD DSS

P

DGS P

SS

c

U R I V

V VV V I R V R V

R

U UI I mA

R

VI I

V

IV V V

I

U

= =−

= − = − =

−= = =

= −

= − = −

= 0 7, 24b GSU V V− =

2

2

22 2

3

(1 )

0,

, 2 ),

165760000, 2( 4)2400 21200, 16

8 101,059

0 2, 4

Q

Q Q

D SD DSS

P

D D

Ps P S P

DSS

D

GS D S

I RI I

V

aI bI c

Va R b V R c V

I

a b c

I mA

V I R V

−

= +

+ + =

= = − =

= = − − = − =⋅

=

= − = −

1,09I I mA I= = ≅

21

0

0

0 0

0 0

0 0

1,09

13,625

16 13,625 0, 47 9,596

16 1,09 3,6 12,076

8,996

6,596

3,08

D e c

eb

b DD b b

c DD c c

D b be

DS D S

ce c D

I I mA I

II A

U V I R

U V I R

V U U V

V V V

U U V V

µβ

= = ≅

= =

= − = − ⋅ == − = − ⋅ == − == − == − =

22

Rješenje: RD=3,2k, RS=0,4k

*Većina primjera i ilustracija u ovom materijalu su u osnovnom ili prerađenom obliku preuzeti iz:ROBERT BOYLESTAD, LOUIS NASHELSKY, ‘ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT THEORY’