1.3- Amplificadores con un transistor de efecto de campo

Transcripción

1 1.3- Amplificadores co u trasistor de efecto de campo Cofiguracioes básicas y polarizació Modelo de señal pequeña del JFET Amplificador fuete comú Amplificador compuerta comú reflejo de impedacias e el FET Amplificador dreaje comú Amplificadores co MOSFET Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios 1

2 Familias de FETs de silicio JFET FET Ehacemet (eriquecimieto) MOSFET eplectio (empobrecimieto) E todos los casos existe de dos tipos: Caal N Caal P Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios

3 El MOSFET de eriquecimieto caal N Se coecta la fuete (S) co el sustrato (B) Estructura Símbolos Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios 3

4 Fucioamieto VTN Voltaje de umbral Regió de saturació Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios 4

5 Regió de saturació La corriete de rai depede casi exclusivamete del voltaje compuertafuete I i K ( v V ) TN para v > V TN K W C µ L ox k' W L V TN V K Parámetro de coducció (A/V ) µ Movilidad de los electroes e el caal C ox ε t ox Capacitacia del óxido por uidad de área ox Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios 5

6 Ejemplo: U MOSFET de eriquecimieto caal N tiee las siguietes características: W40µm, L4 µm, V TN 0.75V, µ 650 cm /V-s, t ox 450 Agstom y ε ox (3.9)(8.854x10-14 )F/cm. etermie la corriete cuado V V TN, supoiedo que el trasistor está e saturació. Solució: C ox 1 (.9)( F/m) -10 ( m) F/m K ( m/v s)( F/m )( m) A ( 4 10 m) V i A V ( ) 187 µ A Para que el MOSFET opere e la regió de saturació requiere u voltaje de dreaje a fuete de: V S > V VTN 0.75 V Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios 6

7 Polarizació si estabilizació U ejemplo de circuito de polarizació es como el que se muestra: Ya que la corriete e la compuerta es cero: R1 V V R + R 1 Supoiedo que el MOSFET opera e la regió de saturació: I K ( V V ) TN el circuito de salida V S V I R Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios

8 Ejemplo: Calcule I y V S del circuito mostrado, sabiedo que el MOSFET tiee las siguietes características: K 0.1 ma/v y V TN 1V Solució: Usado los datos coocidos V 0 kω 5 0 kω + 30 kω V I ( 1) 0.1 ma V S 5 3 ( )( 0 10 ) 3 V Ya que ( V 1V) 3 V > el MOSFET opera e la regió de saturació Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios

9 MOSFET co señal de C (puto Q) I I Q I Q V V TN V Q VQ VSQ i I + i Q Q d v V + v v V + v S SQ gs ds C i I Q v V Q v S V SQ Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios

10 Modelo de señal pequeña i I i v S i G 0 I Q Q v I Q Q VQ V TN V Q V V SQ Trascoductacia Circuito abierto Resistecia de salida Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios

11 Trascoductacia i Se obtiee g m ( v V ) K co v VQ TN Por defiició g m i v i v K Puto Q di dv ( v V ) TN Puto Q Usado (regió de saturació) es decir g I m m K usado Q K g ( V V ) K Q I Q TN ( V V ) Q Se obtiee TN Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios

12 Resistecia de salida Prologado las cuasi-rectas de la regió e saturació I Q i i v S -1/λ V S Extrapolado las defiicioes usadas para modelar BJT s y JFET s Por triágulos semejates v i S 1 λ I Q r ds v i S v V Q λ-parámetro de logitud de caal (V -1 ) etoces Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios r ds 1 λi Q

13 Ejemplo: etermie la gaacia de voltaje v o /v i del circuito mostrado, sabiedo que el MOSFET tiee las siguietes características: K 0.1 ma/v, y V TN 1V Aálisis e AC: Solució: Aálisis e C: V Q I V S V ( 1) 0.1 ma 3 ( )( 0 10 ) 3 V el circuito vo AV gm ds 0 k v dode g m i ( r Ω) ( )( 1) 0. ms [( 0.0)( )] Ω r ds k fialmete A V ( )( 500 kω 0 kω). 85 Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios

14 Observacioes El modelo de señal pequeña del MOSFET es idético al del JFET. Los resultados obteidos e circuitos co JFET so aplicables para MOSFET Es comú que los circuitos aalógicos co MOSFET se utilice cargas activas, las cuales cosiste de otros MOSFET Por r. Martí Javier Martíez Silva y ra. María Susaa Ruiz Palacios