MOFET Řešení haronického stáleného stav obvod s tranzistore MOFET (NLO) plikace tranzistor MOFET jako řízeného prodového zdroje esilovač s tranzistore - základní zapojení (,, ) Tranzistor MOFET jako spínač plikace v loických obvodech NMO, CMO ealizace tranzistorů MOFET esilovač E s tranzistore MOFET 2 U C B7 2 s C s Význa jednotlivých obvodových prvků: U napětí stejnosěrného napájecího zdroje pní haronický sinál C vazební kapacita pro navázání pního sinál 2 napěťový dělič pro nastavení napětí U (P ) zatěžovací odpor tranzistor nastavení zpětné vazby pro stabilizaci P, příp. nastavení napěťového zisk C blokovací kondenzátor pro střídavé přeostění odpor vazební kapacita pro navázání pního sinál do zátěže zátěž zesilovače Vyžití NLO pro haronicko analýz zesilovače Příklad: Určete napěťové zesílení 2 / zesilovače s tranzistore MOFET. adáno: U 5V, 68, 82k, 2 22k, M, C n, μ, fkhz, tranzistor je zadán charakteristiko. U U 25 I [] C 2 5 5 2.8 2 4 6 8 2 4 6 U 3.6 3.4 3.2 3. Řešení:. tejnosěrná (C) analýza nalezení P tranzistor. jednodšení obvod - odstranění střídavých zdrojů - odstranění obvodových prvků, které se při C řešení neplatní: - kapacitory rozpojené svorky - indktory zkrat U C 2 2 U 2 2
C řešení: 82k I 2 22k I I U U 5V. Popsat obvod ve shodě s charakteristiko 68 U 25 I [] 2 U 3.6 C řešení: U 5V. Popsat obvod ve shodě s charakteristiko 2. estavit obvodové rovnice 82k I 68 U I + U () I I U I + 2 I (2) 2 22k Úpravo U U 25 I [] 2 U 2 I (3) U 3.6 5 3.4 I (U -U )/ () 5 3.4 3.2 5 3. 2.8 2 4 6 8 2 4 6 U zatěžovací charakteristika zdroje U U U ( 2 /( + 2 )) (2)+(3) nezatížený napěťový dělič 2 U 5V (22/(22+82)) 3.7V 3.2 5 3. 2.8 2 4 6 8 2 4 6 U C řešení: 82k 2 22k I I U 5V 68 I U I (U -U )/ () vynést raf () U Pracovní bod tranzistor P je dán průsečíke raf rovnice () s vrstevnicí pní charakteristiky pro U 3.2V. P [U, U,I ] 25 I []. Popsat obvod ve shodě s charakteristiko 2. estavit obvodové rovnice 3. rafické řešení U 3.7V 2 5 I 7.5 U / vybrat nejbližší vrstevnici charakteristiky pro U P v charakteristice U 3.6 3.4 3.2 5 3. U 2.8 2 4 6 8 2 4 6 P [3.2V, 9.75V,7.5] 2 4 6 8 2 4 6 U U 9.75V U Δi y 2 Δi P 3.7-3.5 3.4V - 3.V 25.5 r o Δi 25 I [] Δi 2 5 5 B. Určení paraetrů NLO pro daný P : P [U, U,I ] P [3.2V, 9.75V, 7.5] 2 P U 3.6 3.4-2 3.2 3. 2.8
Δi r o Δi Určení paraetrů NLO pro daný P : P [U, U,I ] P [3.2V, (9.75V,7.5] Řešení: C. C analýza řešení haronického stáleného stav s NLO. jednodšení obvod - odstranění ss zdrojů: - ss zdroje napětí zkratovat (du/dt ) - ss zdroje prod odpojit (di/dt ) U I [] 25 U 3.6 C r / y 22 Δi P 2 5 3.4 2 2 4V - V r 8-7 Δi 5 P 3.2 3. C r 4 kω 2.8 2 4 6 8 2 4 6 U 2 2 Přenosová charakteristika zesilovače nf páso zisk klesá vlive kapacit C, a C střední kitočtové páso všechny kapacity lze zanedbat vf páso zisk klesá vlive kapacit C s a C d Řešení: C. C analýza řešení haronického stáleného stav s NLO. jednodšení obvod - odstranění ss zdrojů: - ss zdroje napětí zkratovat (du/dt ) - ss zdroje prod odpojit (di/dt ) 2. Náhrada tranzistor jeho NLO (pozor na správné připojení!) 2 C 2 C // 2 r 2
Řešení: C. C analýza řešení haronického stáleného stav s NLO 3. Uvážení platnění vazebních kapacit C Řešení: C. C analýza řešení haronického stáleného stav s NLO 3. Uvážení platnění vazebních kapacit C // 2 r 2 // 2 r 2 Pro optiální navázání pního sinál sí platit: XC << // 2πfC 2 C >> 2πf ( // ) 2 3.4 (22k//82k) 2 tj. reaktance C je zanedbatelná vůči // 2.92 nf Vzhlede k to, že C nf, podínka platí a kapacitor C lze nahradit zkrate. Pro optiální navázání pního sinál sí platit: XC2 << ( + r//) 2πfC 2 C2 >>.6 nf 2πf ( + r // ) 2 3.4 (M + 4k//68) tj. reaktance je zanedbatelná vůči a Vzhlede k to, že μf, podínka platí a kapacitor lze nahradit zkrate. Řešení: C. C analýza řešení haronického stáleného stav s NLO 4. estavení obvodových rovnic a řešení C in Vliv a blokovací kapacity C C ot // 2 r 2 // 2 r 2 s C s 2 2 (r // (r // // // - 25.5 (4kΩ//68Ω//MΩ) - 6.6 ) ) B. Blokovací kapacitor C se neplatní pokd XC 2πfC C << 2πf (// ) r + // >> // r + 7.5 μf //
B. Blokovací kapacitor C se neplatní resp. C je nlová Výsledný NLO // 2 r 2 Tranzistor MOFET jako řízený prodový zdroj U I [] I ax U P tot U I s 2 P Δi!!! 2 << r r + r + + // // + r 7.8.37 +.37 9.7 Δi Δi U plikace zesilovač U ax BU esilovač a jeho paraetry Δi Δi si apojení polečný Eitor (E) vyžívající řízený prodový zdroj Δi Δi si si napěťový zisk prodový zisk pní odpor Δi i Δi Δi napěťový zisk naprázdno prodový zisk nakrátko pní odpor Δi Δi i Δi si si Δi // Δi
apojení polečný Kolektor (K) vyžívající řízený prodový zdroj Δi Δi apojení polečný Kolektor (K) vyžívající řízený prodový zdroj Δi Δi si si si Δi Δi si Δi Δi si /( + / ) + si // + Δ + // // < // + esilovač E s tranzistore MOFET U esilovač C s tranzistore MOFET U C B7 B7 C 2 2 s C s 2 s 2 in // 2 r // in velký pní odpor invertje, relativne velký napěťový zisk relativně velký pní odpor stpeň s s á nižší zisk odpor se neplatňje r (r odpor se platňje + // r + // // // + ) r ro // in // 2 ro // + ot // ro velký pní odpor napěťový zisk se blíží nebo je ensí než jedna relativně alý pní odpor
esilovač s tranzistore MOFET U Tranzistor MOFET jako spínač U I [] I ax 2 C B7 s C 2 P U P tot U I P / ( // ) in i i ~ n i i U / U U ax BU ot alý pní odpor neinvertje, napěťový zisk se blíží stpni E relativně velký pní odpor výborné vf vlastnosti (alý pní odpor) C C i Tranzistor MOFET jako spínač U i U / I [] P I μ C n ox odporová oblast W L U I ax U U U P tot U I U 2 P U ax BU ( ) C W U < U U pak I μn Cox ( U UT ) U T U / μ C I T W U 2 L ( U U ) n ox T L MOFET aplikace v loických IO MOFET fnje jako elektronicky řízený spínač napětí U řídí spentí/rozepntí vodivé dráhy ezi nmo pmo d s d s d s d s s d s d
Invertor CMO Invertor CMO Y Y V Y N Y Y V Y N Invertor CMO Invertor CMO Y Y V Y N
Invertor CMO převodní charakteristika CMO hradlo NN B Y B Y CMO hradlo NN CMO hradlo NN B Y B Y B Y B Y
CMO hradlo NN CMO hradlo NO B Y B Y B Y B Y ealizace tranzistorů NMO a PMO Invertor CMO kázka technické realizace ákladní operace při výrobě interovaných obodů Testování ákladní křeíková deska Epitaxe pracovaná deska Žíhání epozice/růst Iontová iplantace CMP enerace asek C EM Metroloie Kontrola defektů Leptání Litorafie Cortesy of r. Bill Flonders, UC Berkeley Microlab
ifúze n-jáy (aska #) ifúze N + (aska #4) efinice aktivních oblastí (aska #2) ifúze P + (aska #5) LOCO oxidace Otvory kontaktů (aska #6) Poly-i hradlo (aska #3) Metalizace (aska #7) ifúze n-jáy (aska #) efinice aktivních oblastí (aska #2) Poly-i hradlo (aska #3) ifúze N + (aska #4) ifúze P + (aska #5) Otvory kontaktů (aska #6) Metalizace (aska #7)
CMO hradlo NN relizace Interovaná realizace dalších elektronických prvků