Upload
matei-ovidiu
View
19
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Tranzistorul MOS
Citation preview
Tranzistorul MOS
1. Prezentare generală
Tranzistorul MOS (Metal Oxide Semiconductor) este un dispozitiv cu
trei terminale, furnizat de către producători sub diverse forme (capsule),
un exemplu fiind prezentat în Figura 1.
Cele trei terminale ale tranzistorului MOS se numesc DRENĂ, GRILĂ,
respectiv SURSĂ.
Figura 1. Tranzistorul MOS.
În funcţie de structură, există două categorii principale de tranzistoare
MOS:
ca canal indus
cu canal iniţial
În plus, în funcţie de structura canalului, aceste tranzistoare MOS sunt
de 2 tipuri şi anume:
cu canal de tip N
cu canal de tip P
Diferenţele de funcţionare între tranzistoarele MOS cu canal indus,
respectiv cu canal iniţial sunt minore, din acest motiv, în continuare se vor
prezenta numai tranzistoarele MOS cu canal indus, fiind remarcate numai
diferenţele între cele 2 clase de tranzistoare.
În circuitele electronice, tranzistoarele MOS sunt simbolizate ca în
Figura 2.
Figura 2. Simbolul electronic al tranzistoarelor MOS.
2. Mărimile electrice ale tranzistorului bipolar
La nivelul tranzistorului MOS apar 4 mărimi electrice:
1 curent – curentul care este generat între DRENĂ şi SURSĂ:
o iD – curentul de drenă
3 tensiuni – tensiunile între terminalele tranzistoarelor:
o vGS – tensiunea grilă-sursă
o vGD – tensiunea grilă-drenă
o vDS – tensiunea drenă-sursă
Sensul curentului de drenă este de la drenă şi sursă. Referinţele
tensiunilor depind de tipul canalului tranzistorului MOS. Astfel, sensul
curentului, respectiv referinţele tensiunilor sunt prezentate în Figura 3. În
această figură s-a reprezentat şi curentul din grila tranzistorului notat iG.
Trebuie reţinut însă că valoarea acestui curent este întotdeauna nulă.
Figura 3. Mărimile electrice ale tranzistoarelor MOS. Curentul iG=0 intotdeauna.
3. Funcţionarea tranzistorului MOS.
Relaţiile dintre mărimile electrice ale tranzistorului MOS depind de
regimul de funcţionare al acestuia.
Tranzistorul MOS poate funcţiona în 3 moduri distincte, numite regiuni
de funcţionare, stabilite de relaţia dintre tensiunile tranzistorului. Regiunile
de funcţionare ale tranzistorului MOS sunt:
REGIUNEA DE BLOCARE:
o condiţia de funcţionare: vGS < VTH (canal N)
unde VTH reprezintă un parametru al tranzistorului MOS numit
tensiune de prag; valoarea acestei tensiuni este:
pozitivă pentru tranzistorul MOS cu canal indus de tip N,
negativă pentru tranzistorul MOS cu canal indus de tip P;
negativă pentru tranzistorul MOS cu canal iniţial de tip N,
pozitivă pentru un tranzistor MOS cu canal iniţial de tip P;
o în această regiune, funcţionarea tranzistorului MOS este
descrisă de ecuaţia de funcţionare:
5.7
o în această regiune, comportamentul tranzistorului MOS poate
fi exploatat pentru prelucrarea sau generarea semnalelor
digitale.
REGIUNEA LINIARĂ:
o condiţia de funcţionare: vGS > VTH şi vDS < vGS - VTH
o în această regiune, funcţionarea tranzistorului MOS este
descrisă de ecuaţia de funcţionare:
5.8
unde k este un parametru al tranzistorului care se măsoară în
(miliamperi împărţit la volţi la pătrat).
o în această regiune, tranzistorul MOS se comportă ca o
rezistenţă a cărei valoare poate fi controlată de o tensiune –
tensiunea grilă-sursă.
REGIUNEA DE SATURAŢIE:
o condiţia de funcţionare: vGS > VTH şi vDS > vGS - VTH
o în această regiune, funcţionarea tranzistorului MOS este
descrisă de ecuaţia de funcţionare:
5.9
o în această regiune tranzistorul MOS poate fi utilizat pentru
prelucrarea analogică a semnalelor, fiind singura regiune de
funcţionare în care tranzistorul NOS poate AMPLIFICA LINIAR
semnale;
Funcţionare şi utilizări
TEC-MOS sunt foarte mult utilizate în realizarea circuitelor integrate în
special în circuite digitale . Ele sunt utilizate atât ca dispozitive active cât şi ca
rezistenţe sau capacităţi . Circuitele integrate cu TEC pot fi produse cu un
nivel mare de complexitate la preţuri de cost reduse. Creşterea gradului de
integrare prin micşorarea dimensiunilor duce la reducerea capacităţilor
parazite şi la creşterea vitezei de lucru.
O aplicaţie importantă a tranzistorului TEC - MOS este inversorul CMOS .
Acesta face parte dintr-o familie de circuite care utilizează tranzistoare cu
simetrie complementară . Avantajul principal al familiei CMOS este consumul
de putere foarte mic. Inversorul CMOS poate fi utilizat şi ca amlificator de
semnal mic.
Pot fi folosite şi în comutaţie, un circuit CMOS important fiind comutatorul
bilateral pentru semnale analogice,
Defecte
Un dezavantaj al TEC-MOS este marea fragilitate faţă de apariţia unor tensiuni
accidentale pe poartă. Sarcini extrem de mici pot determina tensiuni de ordinul
sutelor care pot distruge tranzistorul . Din această cauză la utilizarea TEC-MOS
trebuie luate precauţii speciale de punere la masă a tuturor elementelor cu care iau
contact ( mâna operatorului, ciocanul de lipit) .
Pentru a evita distrugerea componentelor MOS
pinii acestora vor fi scurtcircuitaţi printr-un fir conductor până după
introducerea în circuit
toate intrările neutilizate vor fi conectate la masă , la ES sau la ED
utilizatorul va evita folosirea în îmbrăcăminte a unor materiale care
favorizează acumularea de sarcini electrice
este indicată folosirea unei brăţări metalice prin care mâna operatorului să fie
conectată la potenţialul de referinţă
Trebuie precizat că unele dispozitive MOS sunt prevăzute cu circuite de protecţie încapsulate.