Upload
irfan-saric
View
416
Download
36
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Elektronika
Citation preview
1
Unipolarni tranzistori - MOSFET
ZADATAK.1. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti. b) Kolika je struja u toki B
ID, [mA]
UGS, [V]0,5 1 1,5 2
A
B
0,25
Rjeenje:
a)
Kako UGS postaje pozitivniji ID raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u
Napon praga (vidi se na karakteristici) iznosi UGS0=0,5 V. Uz napon UGS=0 V kanal nije formiran (ID=0) obogaeni tip (radi samo s jednim predznakom napona upravljake elektrode)
b) U toki A vrijedi:
VUmAI GSADA 5,1,25,0 ==
Iz karakteristike se jo moe oitati napon praga
VUGS 5,00 =
U zasienju vrijedi:
( )202 GSGSD UUKI =
Pa iz podataka za toku A moemo izraunati konstantu MOSFET-a:
( ) ( )2
220
5,05,05,1
25,022 VmAUU
IKGSGSA
DA=
=
=
2
Za toku B vrijedi da je
VUGSB 2=
Konstantu MOSFET-a i UGS0 znamo iz toke A pa moemo izraunati struju:
( ) ( ) mAUUKI GSGSBDB 5625,05,0225,0
222
0 ===
Napomena:
prijenosne karakteristike crtaju se za konstantni napon UDS
( ).konstUULIZ IZUfI == odnosno ( ) .konstUGSD DSUfI ==
Prema tome, faktor nam nije interesantan kod prorauna struja iz prijenosnih karakteristika jer je faktor ( )DSU+ 1 konstantan za sve toke na karakteristici.
ZADATAK.2. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti. b) Kolika je struja u toki B
ID, [mA]
UGS, [V]- 0,5- 1 0,5
B
0,2
Rjeenje:
a)
Kako UGS postaje pozitivniji ID raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u
Napon praga (vidi se na karakteristici) iznosi UGS0= - 1 V. Uz napon UGS=0 V kanal je formiran (ID=0,2 mA) osiromaeni tip (radi s dva predznaka napona upravljake elektrode)
3
b) Prva radna toka je
VUmAI GSD 0,2,0 ==
Iz karakteristike se jo moe oitati napon praga
VU GS 10 =
U zasienju vrijedi:
( )202 GSGSD UUKI =
Pa iz podataka za toku A moemo izraunati konstantu MOSFET-a:
( ) ( )2
220
4,0102,022 VmA
UUI
KGSGS
D=
=
=
Za toku B vrijedi da je
VUGSB 5,0=
Konstantu MOSFET-a i UGS0 znamo iz toke A pa moemo izraunati struju:
( ) ( )( ) mAUUKI GSGSBDB 45,015,024,0
222
0 ===
ZADATAK.3. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
c) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti. d) Kolika je struja u toki B
ID, [mA]
UGS, [V]- 1- 2 1
B
-0,2
0
4
Rjeenje:
a)
Kako UGS postaje negativniji iznos struje ID raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u
Napon praga (vidi se na karakteristici) iznosi UGS0=1 V. Uz napon UGS=0 V kanal je formiran (ID= - 0,2 mA) osiromaeni tip (radi s dva predznaka napona upravljake elektrode)
b) Prva radna toka je
VUmAI GSD 0,2,0 ==
Iz karakteristike se jo moe oitati napon praga
VU GS 10 =
U zasienju vrijedi:
( )202 GSGSD UUKI =
Pa iz podataka za toku A moemo izraunati konstantu MOSFET-a:
( )( )
( )2
220
4,010
2,022 VmAUUI
KGSGS
D=
=
=
Za toku B vrijedi da je
VUGSB 2=
Konstantu MOSFET-a i UGS0 znamo iz toke A pa moemo izraunati struju:
( ) ( ) mAUUKI GSGSBDB 8,11224,0
222
0 =
==
ZADATAK.4. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
e) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti. f) Kolika je struja u toki B
5
ID, [mA]
UGS, [V]- 1- 2
B
0
A
- 4
- 0,1
Rjeenje:
a)
Kako UGS postaje negativniji iznos struje ID raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u
Napon praga (vidi se na karakteristici) iznosi UGS0= - 1 V. Uz napon UGS=0 V kanal nije formiran (ID=0 mA) obogaeni tip (radi s jednim predznakom napona upravljake elektrode)
b) U toki A vrijedi:
VUmAI GSDA 2,1,0 ==
Iz karakteristike se jo moe oitati napon praga
VU GS 10 =
U zasienju vrijedi:
( )202 GSGSD UUKI =
Pa iz podataka za toku A moemo izraunati konstantu MOSFET-a:
( )( )
( )( )2
220
2,0121,022 VmA
UUI
KGSGS
D=
=
=
Za toku B vrijedi da je
VUGSB 4=
Konstantu MOSFET-a i UGS0 znamo iz toke A pa moemo izraunati struju:
( ) ( )( ) mAUUKI GSGSBDB 9,01422,0
222
0 =
==
6
ZADATAK.5. Za n-kanalni MOSFET uz UDS=3 V i UGS-UGS0=1 V struja odvoda iznosi ID=0,5 mA. Kolika struja odvoda tee ako uz isti UGS napon UDS padne na 0,5 V. Pretpostaviti =0.
Rjeenje:
U prvoj zadanoj toki vrijedi:
mAI D 5,0=
VUUVU GSGSDS 13 0 =>= MOSFET je u podruju zasienja
Uz =0 u zasienju za struju odvoda vrijedi:
( )202 GSGSD UUKI =
Iz ega moemo izraunati konstantu MOSFET-a
( )( ) 2
220
11
5,022 VmAUUIK
GSGS
D=
=
=
U drugoj zadanoj toki vrijedi:
VUUVU GSGSDS 15,0 0 =
7
Rjeenje:
a) Kako UGS postaje pozitivniji ID raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u
b) Za toku A imamo:
mAI DA 25,0= , VUGSA 1=
Za toku B imamo:
mAI DB 1= , VUGSB 5,1=
Obje toke se nalaze u podruju zasienja te za struje odvoda piemo:
( )202 GSGSADA UUKI = (1)
( )202 GSGSBDB UUKI = (2)
Imamo dvije jednadbe s dvije nepoznanice K i UGS0 Ako npr. podijelimo (1) i (2) te izvadimo korijen dobijemo:
( ) ( )00 GSGSADB
DAGSGSB UUI
IUU =
Nakon kraeg rauna moemo dobiti
V
II
IIUU
U
DB
DA
DB
DAGSBGSA
GS 5,05,025,0
25,0125,05,11
10 ==
=
=
Napon praga je UGS0=0,5 V odnosno uz UGS=0 V kanal nije formiran te u ovom trenutku moemo zakljuiti da se radi o MOSFET-u obogaenog tipa.
Npr. iz (1) moemo izraunati konstantu MOSFET-a:
( )( )
( )2
220
25,0125,022
VmAUUI
KGSGSA
DA=
=
=
Toka C je u triodnom podruju to se vidi iz izlazne karakteristike:
VUUVU GSGSDS 5,15,025,0 0 ==
8
( ) ( ) mAUUUUKI DSDSGSGSDC 25,125,05,05,022
2
22
0 =
=
=
ZADATAK.7. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti =0.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) b) Odrediti struju u toki C
UGS= - 4 V
UGS= - 3 V
UGS= - 2 V
UDS, [V]
B
A
- 1
ID, [mA]
C
- 0,25
- 1
Rjeenje:
a) Kako UGS postaje negativniji ID raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u
b) Za toku A imamo:
mAI DA 25,0= , VUGSA 2=
Za toku B imamo:
mAI DB 1= , VUGSB 3=
Obje toke se nalaze u podruju zasienja te za struje odvoda piemo:
( )202 GSGSADA UUKI = (1)
( )202 GSGSBDB UUKI = (2)
Imamo dvije jednadbe s dvije nepoznanice K i UGS0
9
Ako npr. podijelimo (1) i (2) te izvadimo korijen dobijemo:
( ) ( )00 GSGSADB
DAGSGSB UUI
IUU =
Nakon kraeg rauna moemo dobiti
( ) VII
IIUU
U
DB
DA
DB
DAGSBGSA
GS 15,05,0
25,0125,032
10 =
=
=
=
Napon praga je UGS0= - 1 V odnosno uz UGS=0 V kanal nije formiran te u ovom trenutku moemo zakljuiti da se radi o MOSFET-u obogaenog tipa.
Npr. iz (1) moemo izraunati konstantu MOSFET-a:
( )( )
( )( )2
220
5,012
25,022 VmAUUIK
GSGSA
DA=
=
=
Toka C je u triodnom podruju to se vidi iz izlazne karakteristike:
0GSGSDS UUU < triodno podruje
( ) VV 3145,0 =
10
( )2
0
15,05,1
1 VmAUU
gKGSGS
m=
=
=
Konstanta MOSFET-a moe se izraunati iz tehnolokih parametara i ovisi o dimenzijama kanala preko kojih se moe podesiti:
LW
tK
ox
oxn =
Drugi zahtjev je da kapacitet upravljake elektrode bude CG
11
Napon praga (vidi se na karakteristici) iznosi UGS0=0,5 V. Uz napon UGS=0 V kanal nije formiran (ID=0) obogaeni tip (radi samo s jednim predznakom napona upravljake elektrode)
b) U toki A vrijedi:
VUVUmAI DSAGSADA 5,5,1,1,0 === 0GSGSDS UUU > ZASIENJE
Iz karakteristike se jo moe oitati napon praga
VUGS 5,00 =
U zasienju vrijedi:
( ) ( )DSGSGSD UUUKI += 122
0
Pa iz podataka za toku A moemo izraunati:
( ) ( ) ( )2
220
2,05,05,1
1,0221 VmAUUIUK
GSGSA
DADS =
=
=+
Za toku B vrijedi da je
VUVU DSBGSB 5,2 == 0GSGSDS UUU > ZASIENJE
( )DSUK + 1 i UGS0 znamo iz prethodnog dijela zadatka pa moemo izraunati struju:
( ) ( ) ( ) mAUUUKI GSGSBDSDB 225,05,0222,0
21 22
0 ==+
=
Dinamiki parametri:
( ) ( ) ( ) VmAUUUKu
ig GSGSBDSBUGS
DmB
DSB
3,05,022,01 0 ==+=
=
( ) ( ) ( )( ) SUI
UUUUKUUK
u
igDSB
DB
DSB
DSBGSGSBGSGSB
UDS
DdB
GSB
14,2
01,015
225,011
122
20
20 =
+=
+=
+
+
=
=
=
== kg
rdB
dB 4671
1404673,0 === dBmBB rg
12
ZADATAK.10. Prijenosna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi = - 10-2 V-1.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti. b) Izraunati struju i dinamike parametre u toki B.
ID, [mA]
UGS, [V]- 1- 2 1
B
-0,2
0- 3
UDS= - 3 V
Rjeenje:
a) Kako UGS postaje negativniji ID raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u
Napon praga (vidi se na karakteristici) iznosi UGS0=1 V. Uz napon UGS=0 V kanal je formiran (ID0) osiromaeni tip (radi s dva predznaka napona upravljake elektrode)
b) U toki A vrijedi:
VUVUmAI DSAGSADA 3,0,2,0 === 0GSGSDS UUU > ZASIENJE
Iz karakteristike se jo moe oitati napon praga
VU GS 10 =
U zasienju vrijedi:
( ) ( )DSGSGSD UUUKI += 122
0
Pa iz podataka za toku A moemo izraunati:
( ) ( )( )
( ) ( )( ) ( )2
220
388,010301,01
2,021
2 VmAUUU
IKGSGSADS
DA=
+
=
+
=
Za toku B vrijedi da je
VUVU DSBGSB 3,3 == 0GSGSDS UUU < TRIODNO PODRUJE
13
K i UGS0 znamo iz toke A pa moemo izraunati struju:
( ) ( ) ( ) ( ) mAUUUUKI DSDSGSGSBDB 91,223313388,0
2
22
0 =
=
=
Dinamiki parametri u toki B su:
( ) VmAUKu
ig DSBUGS
DmB
DSB
164,13388,0 ===
=
( ) ( )( ) mSUUUKu
ig DSBGSGSBUDS
DdB
GSB
388,0313388,00 ===
=
== kg
rdB
dB 58,21
358,2164,1 === dBmBB rg
ZADATAK.11. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0=0,5 V. Struje u tokama A i B iznose IDA=1 mA i IDB=1,01 mA.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) b) odrediti struju i dinamike parametre u toki C.
UGS=2 V
UGS=1,5 V
UGS=1 V
UDS, [V]
BA
0,5
ID, [mA]
C
2 3
Rjeenje:
a) Kako UGS postaje pozitivniji ID raste radi se o n-kanalnom MOSFET-u
Napon praga iznosi UGS0=0,5 V. Uz napon UGS=0 V kanal nije formiran (ID=0) obogaeni tip (radi samo s jednim predznakom napona upravljake elektrode)
b) Toke A i B su u zasienju jer vrijedi 0GSGSDS UUU >
14
Iz te dvije toke moemo izraunati faktor modulacije duljine kanala.
( ) ( )( ) ( )20
20
12
12
GSGSADSA
GSGSBDSB
DA
DB
UUUK
UUUK
II
+
+=
Vrijedi da je UGSA=UGSB pa se moe napisati:
( )( )DSA
DSB
DA
DB
UU
II
+
+=
11
Kraim raunanjem dobivamo:
13102,10201,131
101,1
=
=
= VUIUI
II
DSADBDSBDA
DADB
Npr. iz toke A moemo izraunati konstantu MOSFET-a
{ }VUVUmAI DSAGSADA 2,5,1,1 ===
( ) ( ) ( ) ( ) 22320 96,15,05,12102,10112
12 VmA
UUUIK
GSGSADS
DA=
+
=
+
=
Struja u toki C je:
{ }VUVU DSCGSC 5,0,2 ==
( ) ( ) ( ) ( ) mAUUUUKI DSCDSCGSGSCDC 225,125,05,05,0296,1
2
22
0 =
=
=
Dinamiki parametri u toki C:
( ) VmAUKu
ig DSCUGS
DmC
DSC
98,05,096,1 ===
=
( ) ( ) mSUUUKu
ig DSCGSGSCUDS
DdC
GSC
96,15,05,0296,10 ===
=
== 5101dC
dC gr
5,05,05,02
5,051,098,00
=
==
==
DSCGSGSC
DSCdCmCC UUU
Urg
15
ZADATAK.12. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0= - 0,5 V, a faktor modulacije duljine kanala = - 0,005 V-1. Strmina tranzistora u toki A iznosi gmA=0,5 mA/V.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) b) Odrediti struju i dinamike parametre u toki B.
UGS= - 2 V
UGS= - 1,5 V
UGS= - 1 V
UDS, [V]
B
A
- 0,5
ID, [mA]
- 2
Rjeenje:
a) Kako UGS postaje negativniji iznos struje ID raste radi se o p-kanalnom MOSFET-u
Napon praga iznosi UGS0= - 0,5 V. Uz napon UGS=0 V kanal nije formiran (ID=0 mA) obogaeni tip (radi s jednim predznakom napona upravljake elektrode)
b) U toki A vrijedi:
VUVUVmAg GSADSAmA 2,5,0,5,0 ===
0GSGSDS UUU < TRIODNO PODRUJE
Za strminu u triodnom podruju vrijedi:
DSAUGS
DmA UK
u
igDSA
=
=
iz ega moemo izraunati konstantu MOSFET-a
215,0
5,0 VmAUgK
DSA
mA=
==
Za toku B imamo:
{ }VUVU DSBGSB 2,5,1 ==
0GSGSDS UUU > ZASIENJE
16
Konstantu MOSFET-a smo izraunali u toki A pa moemo izraunati struju u toki B:
( ) ( ) ( )[ ] ( )[ ] mAUUUKI DSBGSGSBDB 505,02005,015,05,1211
222
0 =
=+=
Dinamiki parametri u toki B su:
( ) ( ) ( )[ ] ( )[ ] VmAUUUKu
ig GSGSBDSB
UGS
DmB
DSB
01,15,05,12005,0111 0 ==+=
=
( ) ( ) ( )( ) SUI
UU
UUKUUKu
ig
DSB
DB
DSB
DSBGSGSBGSGSB
UDS
DdB
GSB
5,2
005,012
505,011
122
20
20 =
+
=
+=
+
+
=
=
=
== kg
rdB
dB 4001
40440001,1 === dBmBB rg
ZADATAK.13. U sklopu na slici odrediti irinu kanala PMOS tranzistora tako da oba tranzistora budu u zasienju. Zadane su dimenzije NMOS tranzistora, Ln=1 m i Wn=3 m te duljina kanala PMOS tranzistora Lp=1 m. Naponi praga tranzistora iznose UGS0n=0,75 V i UGS0p= - 0,75 V, a pokretljivosti nosilaca u kanalu n=400 cm2/Vs i p=150 cm2/Vs. Debljina oksida ispod upravljake elektrode jednaka je kod oba tipa tranzistora. Pretpostaviti da je =0 za oba tranzistora.
2,5 V
1,25 V+
+
Rjeenje:
Kontakti podloge spojeni su na uvode te sa sheme moemo oitati:
UGSn=1,25 V i UGSp=1,25-2,5= - 1,25 V
Poto su struje tranzistora jednake, ako su oba tranzistora u zasienju vrijedit e:
( ) ( )2020 22 pGSGSppnGSGSnn UUK
UUK =
Vrijedi da je:
17
( ) ( ) 2220 25,075,025,1 VUU nGSGSn ==
( ) ( )( ) 2220 25,075,025,1 VUU pGSGSp ==
Prema tome, da bi oba tranzistora bila u zasienju mora vrijediti:
pn KK =
pox
oxp
nox
oxn L
WdL
Wd
=
Nakon kratkog raunanja dobivamo:
8113
150400
=
=
= p
np
np LL
WW
Na slici su prikazane izlazne karakteristike za tri mogua sluaja:
IDn, [mA] IDp, [mA]
0 2,5
( - 2,5 ) ( 0 )UDSn, [ V ]
( UDSp, [ V ] )
QNMOS i PMOS u zasienju
IDn, [mA] IDp, [mA]
0 2,5
( - 2,5 ) ( 0 )UDSn, [ V ]( UDSp, [ V ] )
Q NMOS u zasienju
PMOS u triodnom
IDn, [mA] IDp, [mA]
0 2,5
( - 2,5 ) ( 0 )UDSn, [ V ]( UDSp, [ V ] )
Q NMOS u triodnom
PMOS u zasienju
18
ZADATAK.14. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praga tranzistora su UGS0n=1 V i UGS0p= - 1 V, a konstante MOSFET-a Kn= - Kp=0,5 mA/V2.Zadano je UDD=3 V i UGG=1,5 V. Ampermetar je idealan.
AUDD
UGG+
+
Rjeenje:
Po simbolu i kontaktu podloge zakljuujemo da je lijevi tranzistor PMOS (kontakt podloge je spojen na UDD), a desni tranzistor je NMOS (kontakt podloge spojen na masu).
A
UDD
UGG+
+-IDp IDn
S
D S
DG
PMOS NMOS
Struja ampermetra jedanaka je zbroju naznaenih struja:
DpDnA III =
Za PMOS tranzistor sa slike moemo zakljuiti:
VUUUUU DDGGSGGS 5,135,1 ====
VUU DDDS 3==
0GSGSDS UUU >
( )15,13 > PMOS je u zasienju
( ) ( )[ ] AUUKI GSGSpDp 5,6215,125,0
222
0 =
==
19
Za NMOS tranzistor sa slike moemo zakljuiti:
VUUUU GGSGGS 5,105,10 ====
VUU DDDS 3==
0GSGSDS UUU >
15,13 > NMOS je u zasienju
( ) [ ] AUUKI GSGSnDn 5,6215,125,0
222
0 ===
Struja ampermetra je:
( ) mAIII DpDnA 125,05,625,62 ===
ZADATAK.15. Koliku struju mjeri ampermetar? Naponi praga tranzistora su UGS0n=0,5 V i UGS0p= - 0,5 V. Pokretljivost nosilaca u kanalu iznose n=400 cm2/Vs i p=150 cm2/Vs, a debljina oksida ispod upravljake elektrode jednaka je za PMOS i NMOS tranzistor i iznosi dox=15 nm. Dimenzije kanala su Ln=Lp=1 m i Wp=2Wn=6 m. Pretpostaviti =0. Odrediti podruja rada za oba tranzistora te izlazne napone UDSn i UDSp.
2,5 V
1,25 V+
+
A
Rjeenje:
U zadatku 13 dane su izlazne karakteristike, gdje su opisana tri mogua sluaja. Tamo se vidi da struju u izlaznom krugu ograniava tranzistor koji je u zasienju.
Za PMOS tranzistor imamo:
VU GSp 25,15,225,1 == , VU pGS 5,00 =
24
14
207,016
10015,010854,89,3150 VmA
LW
tK
pox
oxpp =
=
=
Struja u zasienju:
20
( ) ( )[ ] AUUKI pGSGSppDp 22,585,025,12207,0
222
0 =
==
Za NMOS tranzistor imamo:
VUGSn 25,1025,1 == , VU nGS 5,00 =
24
14
276,013
10015,010854,89,3400 VmA
LW
tK
nox
oxnn =
=
=
Struja u zasienju:
( ) [ ] AUUKI nGSGSnnDn 63,775,025,12276,0
222
0 ===
U izlaznom krugu struju e ograniavati tranzistor koji ue u zasienje: { } AIIII DpDnDpA 22,58,min ===
Prema tome PMOS tranzistor je u zasienju, a NMOS u triodnom podruju.
NMOS je u triodnom podruju i vrijedi:
AI Dn 22,58= , VUGSn 25,1025,1 == , VU nGS 5,00 = 2276,0 VmAKn =
( )
=
2
2
0DSn
DSnnGSGSnnDnUUUUKI
Treba rijeiti kvadratnu jednadbu po UDSn
( )
=
25,025,1276,005822,0
2DSn
DSnUU
04219,05,12 =+ DSnUU DSn
VU DSn 125,11 = fizikalno nije prihvatljivo jer je nGSGSnDSn UUU 01 > to ne vrijedi u triodnom podruju
VU DSn 375,01 = fizikalno prihvatljivo jer je nGSGSnDSn UUU 02 <
Iz izlaznog kruga za PMOS tranzistor moemo izraunati
DSnDSp UU = 5,2 VU DSp 125,2=
21
Zadaci za vjebu
VJ.1. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Kolika je struja u toki B
Rjeenje: a) NMOS obogaeni; b) IDB=0,5625 mA
VJ.2. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Kolika je struja u toki B
Rjeenje: a) NMOS obogaeni; b) IDB=0,4444 mA
VJ.3. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Kolika je struja u toki B
Rjeenje: a) NMOS osiromaeni; b) IDB=0,3375 mA
VJ.4. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Kolika je struja u toki B
Rjeenje: a) NMOS osiromaeni; b) IDB=0,125 mA
ID, [mA]
UGS, [V]1 2 3 4
A
B
0,25
ID, [mA]
UGS, [V]1 2 3 4
A
B
1
ID, [mA]
UGS, [V]- 0,5- 1 0,5
B
0,15
ID, [mA]
UGS, [V]- 0,5- 1 0
B
0,5
22
VJ.5. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Kolika je struja u toki B
Rjeenje: a) PMOS osiromaeni; b) IDB= - 0,9 mA
VJ.6. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Kolika je struja u toki B
Rjeenje: a) PMOS osiromaeni; b) IDB= - 0,1111 mA
VJ.7. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Kolika je struja u toki B
Rjeenje: a) PMOS obogaeni; b) IDB= - 1,35 mA
VJ.8. Prijenosna karakteristika MOSFET-a u podruju zasienja prikazana je na slici.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Kolika je struja u toki B
Rjeenje: a) PMOS obogaeni; b) IDB= - 0,1111 mA
ID, [mA]
UGS, [V]- 0,5- 1 0,5
B
-0,1
0
ID, [mA]
UGS, [V]- 1- 2 1B
-1
0
ID, [mA]
UGS, [V]- 0,5- 1
B
0
A
- 2
- 0,15
ID, [mA]
UGS, [V]- 0,75- 1,5
B
0
A
- 3
- 1
23
VJ.9. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti =0.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju u toki C
Rjeenje: a) NMOS obogaeni; b) IDC=1,25 mA
VJ.10. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti =0.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju u toki C
Rjeenje: a) NMOS osiromaeni; b) IDC=0,77 mA
VJ.11. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti =0.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju u toki C
Rjeenje: a) NMOS osiromaeni; b) IDC=1,206 mA
VJ.12. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti =0.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju u toki C
Rjeenje: a) PMOS obogaeni; b) IDC= - 1,106 mA
UGS=2,5 V
UGS=2 V
UGS=1,5 V
UDS, [V]
B
A
0,5
ID, [mA]
C
0,25
1
UGS=2 V
UGS=1 V
UGS=0 V
UDS, [V]
B
A
1
ID, [mA]
C
0,25
0,75
UGS=2 V
UGS=1 V
UGS=0 V
UDS, [V]
B
A
ID, [mA]
C
0,1
0,5
UGS= - 2 V
UGS= - 1,5 V
UGS= - 1 V
UDS, [V]
B
A
- 1
ID, [mA]
C
- 0,1
- 0,5
24
VJ.13. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti =0.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju u toki C
Rjeenje: a) PMOS osiromaeni; b) IDC= - 1,25 mA
VJ.14. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Pretpostaviti =0.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju u toki C
Rjeenje: a) PMOS osiromaeni; b) IDC= - 1,35 mA
VJ.15. Prijenosna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi =10-2 V-1.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Izraunati struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) NMOSFET obogaeni tip; b) IDB=0,32 mA, gmB=0,183 mA/V, rdB=27,3 k, B=5, toka B u triodnom podruju
VJ.16. Prijenosna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi =510-3 V-1.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Izraunati struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) NMOSFET obogaeni tip; b) IDB=0,9 mA, gmB=0,6 mA/V, rdB=231 k, B=139, toka B u zasienju
UGS= - 2 V
UGS= - 1 V
UGS= 0 V
UDS, [V]
B
A
- 1
ID, [mA]
C
- 0,25
- 1
UGS= - 1 V
UGS= - 0,5 V
UGS= 0 V
UDS, [V]
B
A
ID, [mA]
C
- 0,15
- 0,6
ID, [mA]
UGS, [V]1 2 3 4
A
B
0,15
UDS=2,5 V
ID, [mA]
UGS, [V]1 2 3 4
A
B
0,1
UDS=8 V
25
VJ.17. Prijenosna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi =510-3 V-1.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Izraunati struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) NMOSFET osiromaeni tip; b) IDB=0,796 mA, gmB=0,796 mA/V, rdB=2,51 k, B=2, toka B u triodnom podruju
VJ.18. Prijenosna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi = - 510-3 V-1.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Izraunati struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) PMOSFET osiromaeni tip; b) IDB= - 1,8 mA, gmB=1,2 mA/V, rdB=113 k, B=136, toka B u zasienju
VJ.19. Prijenosna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi = - 510-3 V-1.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Izraunati struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) PMOSFET obogaeni tip; b) IDB= - 0,563 mA, gmB=0,75 mA/V, rdB=363 k, B=272, toka B u zasienju
VJ.20. Prijenosna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Faktor modulacije duljine kanala iznosi = - 10-3 V-1.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni) i obrazloiti.
b) Izraunati struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) PMOSFET obogaeni tip; b) IDB= - 1,09 mA, gmB=0,62 mA/V, rdB=8 k, B=5, toka B u triodnom podruju
ID, [mA]
UGS, [V]-0,5 0 0,5 1
A
B
0,1
UDS=1 V
ID, [mA]
UGS, [V]- 1- 2 1
B
-0,2
0
UDS= - 4 V
ID, [mA]
UGS, [V]- 1- 2 -0,5
B
-0,25
0
UDS= - 4 V
-1,5
ID, [mA]
UGS, [V]- 2- 4 -1
B
-0,5
0
UDS= - 2,5 V
-3
26
VJ.21. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0= - 0,5 V. Struje u tokama A i B iznose IDA=1 mA i IDB=1,01 mA.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) odrediti struju i dinamike parametre u toki C.
Rjeenje: a) NMOSFET osiromaeni tip; b) IDC=0,98 mA, gmC=0,436 mA/V, rdC=574 , C=0,25, toka C u triodnom podruju
VJ.22. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0=0,5 V. Struje u tokama A i B iznose IDA=0,5 mA i IDB=0,505 mA.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) odrediti struju i dinamike parametre u toki C.
Rjeenje: a) NMOSFET obogaeni tip; b) IDC=1,136 mA, gmC=1,515 mA/V, rdC=89 k, C=135, toka C u zasienju
VJ.23. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0=1 V. Struje u tokama A i B iznose IDA= - 498 A i IDB= - 500 A.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) odrediti struju i dinamike parametre u toki C.
Rjeenje: a) PMOSFET osiromaeni tip; b) IDC= - 0,5533 mA, gmC=0,16 mA/V, rdC=2,1 k, C=0,33, toka C u triodnom podruju
VJ.24. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0= - 0,5 V. Struje u tokama A i B iznose IDA= - 498 A i IDB= - 500 A.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) odrediti struju i dinamike parametre u toki C.
Rjeenje: a) PMOSFET obogaeni tip; b) IDC= - 1,13 mA, gmC=1,5 mA/V, rdC=222 k, C=334, toka C u zasienju
ID, [mA]
UGS=2 V
UGS=1 V
UGS=0 V
UDS, [V]
BA
0,5
C
2 3
UGS= 2 V
UGS= 1,5 V
UGS=1 V
UDS, [V]
BA
ID, [mA]
C
2 3
UGS= - 3 V
UGS= - 1,5 V
UGS=0 V
UDS, [V]
BA
- 1
ID, [mA]
C
- 4 - 6
UGS= - 2 V
UGS= - 1,5 V
UGS= - 1 V
UDS, [V]
BA
- 3
ID, [mA]
C
- 1,5 - 2,5
27
VJ.25. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0= - 0,5 V, a faktor modulacije duljine kanala = - 0,005 V-1. Strmina tranzistora u toki A iznosi gmA=0,5 mA/V.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) PMOSFET obogaeni tip; b) IDB= - 0,5653 mA, gmB=0,754 mA/V, rdB=359 k, B=271, toka B u zasienju
VJ.26. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0=1 V, a faktor modulacije duljine kanala =0,0025 V-1. Strmina tranzistora u toki A iznosi gmA=1 mA/V.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) NMOSFET obogaeni tip; b) IDB=2,26 mA, gmB=1,51 mA/V, rdB=180 k, B=271, toka B u zasienju
VJ.27. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0=0,75 V, a faktor modulacije duljine kanala =0,0025 V-1. Strmina tranzistora u toki A iznosi gmA=1 mA/V.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
b) Odrediti struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) NMOSFET obogaeni tip; b) IDB=1,386 mA, gmB=0,792 mA/V, rdB=1 k, B=0,8, toka B u triodnom podruju
VJ.28. Izlazna karakteristika nekog MOSFET-a prikazana je na slici. Napon praga tranzistora iznosi UGS0=0,75 V, a faktor modulacije duljine kanala =0,005 V-1. Strmina tranzistora u toki A iznosi gmA=0,5 mA/V.
a) Odrediti tip MOSFET-a (n ili p kanalni, obogaeni ili osiromaeni)
UGS= - 2 V
UGS= - 1,5 V
UGS= - 1 V
UDS, [V]
B
A
-3
ID, [mA]
- 2
UGS= 4 V
UGS=3 V
UGS=2 V
UDS, [V]
B
A
6
ID, [mA]
4
UGS= 3 V
UGS=2 V
UGS=1 V
UDS, [V]
B
A
1
ID, [mA]
4
UGS= 3 V
UGS=2 V
UGS=1 V
UDS, [V]
B
A
1
ID, [mA]
4
28
b) Odrediti struju i dinamike parametre u toki B.
Rjeenje: a) NMOSFET obogaeni tip; b) IDB=0,398 mA, gmB=0,638 mA/V, rdB=512 k, B=326, toka B u zasienju
VJ.29. Projektirati n-kanalni MOSFET tako da strmina tranzistora u zasienju uz UGS=2 V iznosi gm=2 mA/V, a da pri tome kapacitet upravljake elektrode bude CG
29
VJ.33. U sklopu na slici odrediti irinu kanala NMOS tranzistora tako da oba tranzistora budu u zasienju. Zadane su dimenzije PMOS tranzistora, Lp=0,5 m i Wp=1,5 m te duljina kanala NMOS tranzistora Ln=0,5 m. Naponi praga tranzistora iznose UGS0n=0,5 V i UGS0p= - 0,5 V, a pokretljivosti nosilaca u kanalu n=380 cm2/Vs i p=140 cm2/Vs. Debljina oksida ispod upravljake elektrode jednaka je kod oba tipa tranzistora. Pretpostaviti da je =0 za oba tranzistora.
Rjeenje: Wn=1,54 m
VJ.34. Koliku struju mjeri ampermetar? Naponi praga tranzistora su UGS0n=0,5 V i UGS0p= - 0,5 V. Pokretljivost nosilaca u kanalu iznose n=400 cm2/Vs i p=150 cm2/Vs, a debljina oksida ispod upravljake elektrode jednaka je za PMOS i NMOS tranzistor i iznosi dox=15 nm. Dimenzije kanala su Ln=Lp=1 m i Wp=12 m, Wn=3 m. Pretpostaviti =0. Odrediti podruja rada za oba tranzistora te izlazne napone UDSn i UDSp.
Rjeenje: IA=77,7 A, NMOS je u zasienju, UDSn=2,183 V; PMOS je u triodnom podruju, UDSp= - 0,317 V
VJ.35. Koliku struju mjeri ampermetar? Naponi praga tranzistora su UGS0n=0,5 V i UGS0p= - 0,5 V. Pokretljivost nosilaca u kanalu iznose n=380 cm2/Vs i p=140 cm2/Vs, a debljina oksida ispod upravljake elektrode jednaka je za PMOS i NMOS tranzistor i iznosi dox=10 nm. Dimenzije kanala su Ln=Lp=0,5 m i Wp=Wn=3 m. Pretpostaviti =0. Odrediti podruja rada za oba tranzistora te izlazne napone UDSn i UDSp.
Rjeenje: IA=35,43 A, NMOS je u zasienju, UDSn=1,38 V; PMOS je u triodnom podruju, UDSp= - 0,42 V
VJ.36. Koliku struju mjeri ampermetar? Naponi praga tranzistora su UGS0n=0,5 V i UGS0p= - 0,5 V. Pokretljivost nosilaca u kanalu iznose n=380 cm2/Vs i p=140 cm2/Vs, a debljina oksida ispod upravljake elektrode jednaka je za PMOS i NMOS tranzistor i iznosi dox=10 nm. Dimenzije kanala su Ln=Lp=0,5 m i Wp=2 m Wn=3 m. Pretpostaviti =0. Odrediti podruja rada za oba tranzistora te izlazne napone UDSn i UDSp.
Rjeenje: IA=24,17 A, NMOS je u triodnom podruju, UDSn=0,13 V; PMOS je u zasienju, UDSp= - 1,67 V
1,8 V
0,8 V+
+
2,5 V
1,25 V+
+
A
1,8 V
0,8 V+
+
A
1,8 V
0,8 V+
+
A
30
VJ.37. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praga tranzistora su UGS0n=0,5 V i UGS0p= - 0,5 V, a konstante MOSFET-a Kn= - Kp=0,5 mA/V2.Zadano je UDD=3 V i R=1 M. Ampermetar je idealan. Zanemariti struju kroz otporno djelilo.
Rjeenje: IA=0,125 mA
VJ.38. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praga tranzistora su UGS0n=0,75 V i UGS0p= - 0,75 V, a konstante MOSFET-a Kn= - Kp=0,5 mA/V2.Zadano je UDD=3 V i UGG=1,25 V. Ampermetar je idealan.
Rjeenje: IA=0,3125 mA
VJ.39. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praga tranzistora su UGS0n=0,75 V i UGS0p= - 0,75 V, a konstante MOSFET-a Kn= - Kp=0,5 mA/V2.Zadano je UDD=3 V, UGG=1,25 V i UDp=2,5 V. Ampermetar je idealan.
Rjeenje: IA=0,25 mA
VJ.40. Odrediti struju koju pokazuje ampermetar. Naponi praga tranzistora su UGS0n=0,5 V i UGS0p= - 0,5 V, a konstante MOSFET-a Kn= - Kp=0,5 mA/V2.Zadano je UDD=3 V, UGG=1,5 V i UDp=2,5 V, UDn=2,25 V. Ampermetar je idealan.
Rjeenje: IA=0,422 mA
AUDD
UGG+
+
AUDD
UGG
+
+
UDp+
AUDD
UGG
+
+
UDp+
UDn+
UDD
A+
R
R
R