∆ƒ∞¡∑π™∆√ƒ ∂¶π¢ƒ∞™∏™ ¶∂¢π√À (FET) ¶∂ƒπ°ƒ∞º∏ ∫∂º∞§∞π√À 8–1 8–2 8–3 8–4 8–5 8–6 8–7 8–8 8–9
∆Ô JFET ÷ڷÎÙËÚÈÛÙÈΤ˜ Î·È ¶·Ú¿ÌÂÙÚ˜ ÙÔ˘ JFET ¶fiψÛË JFET ∏ øÌÈ΋ ¶ÂÚÈÔ¯‹ ∆Ô MOSFET ÷ڷÎÙËÚÈÛÙÈο Î·È ¶·Ú¿ÌÂÙÚÔÈ ÙÔ˘ MOSFET ¶fiψÛË ÙÔ˘ MOSFET ∆Ô IGBT ∂ÓÙÔÈÛÌfi˜ µÏ¿‚˘ ∂Ê·ÚÌÔÁ‹ ¢Ú·ÛÙËÚÈfiÙËÙ·˜
8
∂¶π™∫∂º£∂π∆∂ ∆√ WEBSITE µÔ‹ıÂÈ· ÁÈ· ÌÂϤÙË ÙÔ˘ ÎÂÊ·Ï·›Ô˘ ÛÙÔ http://www.prenhall.com/floyd
∂π™∞°ø°∏ ∆· BJT Ù· ›‰·Ì ÛÙ· ÚÔËÁÔ‡ÌÂÓ· ÎÂÊ¿Ï·È·. ∆ÒÚ· ı· ‰Ô‡Ì ÙÔ ‰Â‡ÙÂÚÔ ÌÂÁ¿ÏÔ Ù‡Ô ÙÚ·Ó˙›ÛÙÔÚ, ÙÔ FET (ÙÚ·Ó˙›ÛÙÔÚ Â›‰Ú·Û˘ ‰›Ô˘). ∆· FET Â›Ó·È ÌÔÓÔÔÏÈο ÛÙÔȯ›· ÂÂȉ‹ ÏÂÈÙÔ˘ÚÁÔ‡Ó ÌfiÓÔ Ì ¤Ó·Ó Ù‡Ô ÊÔÚ¤· ÊÔÚÙ›Ô˘. √È ‰‡Ô ·ÚÈÔÈ Ù‡ÔÈ FET Â›Ó·È ÙÔ ÙÚ·Ó˙›ÛÙÔÚ Â‰›Ô˘ ·ʋ˜ (JFET) Î·È ÙÔ ÙÚ·Ó˙›ÛÙÔÚ Â‰›Ô˘ ËÌÈ·ÁˆÁÔ‡ ÌÂÙ·ÏÏÈÎÔ‡ ÔÍÂȉ›Ô˘ (MOSFET). √ fiÚÔ˜ ›‰Ú·ÛË Â‰›Ô˘ ·Ó·Ê¤ÚÂÙ·È ÛÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹ ·ÔÁ‡ÌÓˆÛ˘ Ô˘ Û¯ËÌ·Ù›˙ÂÙ·È ÛÙË ‰ÈÒÚ˘Á· ÙÔ˘ FET Û·Ó ·ÔÙ¤ÏÂÛÌ· Ù˘ ÂÊ·ÚÌÔ˙fiÌÂÓ˘ Ù¿Û˘ ÛÙÔ˘˜ ·ÎÚÔ‰¤ÎÙ˜ ÙÔ˘ (‡ÏË).
368 ∆ƒ∞¡∑π™∆√ƒ ∂¶π¢ƒ∞™∏™ ¶∂¢π√À (FET)
TO JFET ∆Ô JFET (FET ·ʋ˜) Â›Ó·È ¤Ó·˜ Ù‡Ô˜ FET Ô˘ ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ› Ì ÌÈ· ·ʋ pn ·Ó¿ÛÙÚÔÊ· Ôψ̤ÓË ÁÈ· Ó· Ú˘ıÌ›˙ÂÈ ÙÔ Ú‡̷ Û ¤Ó· ‰›·˘ÏÔ. ∆· JFET ·Ó¿ÏÔÁ· Ì ÙËÓ Î·Ù·Û΢‹ ÙÔ˘˜ ‰È·ÎÚ›ÓÔÓÙ·È Û ‰‡Ô ηÙËÁÔڛ˜, ‰È·‡ÏÔ˘ n ‹ p.
∆Ô ™¯. 8–1(·) ‰Â›¯ÓÂÈ ÙË ‚·ÛÈ΋ ‰ÔÌ‹ ÙÔ˘ JFET ‰È·‡ÏÔ˘ n. ™Â οı ¿ÎÚÔ ÙÔ˘ Û˘Ó‰¤ÔÓÙ·È ·ÎÚÔ‰¤ÎÙ˜ Ô˘ Â›Ó·È Ù˘ ÂÎÚÔ‹˜ ÛÙÔ ¿Óˆ ¿ÎÚÔ Î·È Ù˘ ËÁ‹˜ ÛÙÔ Î¿Ùˆ ¿ÎÚÔ. ¢‡Ô ÂÚÈÔ¯¤˜ p ‰È·¯¤ÔÓÙ·È ÛÙÔ ˘ÏÈÎfi Ù‡Ô˘ n ÁÈ· Ó· Û¯ËÌ·Ù›ÛÔ˘Ó ¤Ó· ‰›·˘ÏÔ Î·È ÔÈ ‰‡Ô ÂÚÈÔ¯¤˜ Ù‡Ô˘ p Û˘Ó‰¤ÔÓÙ·È Ì ÙÔÓ ·ÎÚÔ‰¤ÎÙË Ù˘ ‡Ï˘. ÿÚË ·ÏfiÙËÙ·˜, Ô ·ÎÚÔ‰¤ÎÙ˘ Ù˘ ‡Ï˘ Û˘Ó‰¤ÂÙ·È ÌfiÓÔ Ì ̛· ÂÚÈÔ¯‹ p. ∆Ô ™¯. 8–1(‚) ‰Â›¯ÓÂÈ JFET p-‰È·‡ÏÔ˘.
∂ÎÚÔ‹
¶‡ÏË
¶ËÁ‹ (·) n ‰È·‡ÏÔ˘
∂ÎÚÔ‹
¶‡ÏË
n-‰›·˘ÏÔ˜
™Ã∏ª∞ 8–1 µ·ÛÈ΋ ‰ÔÌ‹ ÙˆÓ ‰‡Ô Ù‡ˆÓ JFET.
n-‰›·˘ÏÔ˜
8–1
¶ËÁ‹ (‚) p ‰È·‡ÏÔ˘
µ·ÛÈ΋ §ÂÈÙÔ˘ÚÁ›· ∆Ô ™¯. 8–2 ‰Â›¯ÓÂÈ ÙȘ dc Ù¿ÛÂȘ fiψÛ˘ Ô˘ ÂÊ·ÚÌfi˙ÔÓÙ·È Û’ ¤Ó· JFET n-‰È·‡ÏÔ˘. ∏ VDD ‰›ÓÂÈ ÙËÓ Ù¿ÛË ÂÎÚÔ‹˜ – ËÁ‹˜ Î·È ·Ú¤¯ÂÈ Ú‡̷ ·fi ÙËÓ ÂÎÚÔ‹ ÛÙËÓ ËÁ‹. ∏ VGG ‰ËÌÈÔ˘ÚÁ› ÙËÓ Ù¿ÛË ·Ó¿ÛÙÚÔÊ˘ fiψÛ˘ ÌÂٷ͇ ‡Ï˘ Î·È ËÁ‹˜. ∆Ô JFET ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ› ¿ÓÙ· Ì ÙËÓ Â·Ê‹ pn Ù˘ ‡Ï˘ – ËÁ‹˜ ·Ó¿ÛÙÚÔÊ· Ôψ̤ÓË. ∏ ·Ó¿ÛÙÚÔÊË fiψÛË Ù˘ ·ʋ˜ ‡ÏË – ËÁ‹ Ì ·ÚÓËÙÈ΋ Ù¿ÛË ‰ËÌÈÔ˘ÚÁ› ÂÚÈÔ¯‹ ·ÔÁ‡ÌÓˆÛ˘ ηٿ Ì‹ÎÔ˜ Ù˘ ·ʋ˜ pn, Ë ÔÔ›· ÂÎÙ›ÓÂÙ·È ÛÙÔ ‰›·˘ÏÔ n ÎÈ ¤ÙÛÈ ·˘Í¿ÓÂÈ ÙËÓ ·ÓÙ›ÛÙ·Û‹ ÙÔ˘ ÂÚÈÔÚ›˙ÔÓÙ·˜ ÙÔ Â‡ÚÔ˜ ÙÔ˘ ‰È·‡ÏÔ˘. ∆Ô Â‡ÚÔ˜ ÙÔ˘ ‰È·‡ÏÔ˘ Î·È ÂÔ̤ӈ˜ Ë ·ÓÙ›ÛÙ·ÛË ÙÔ˘ ‰È·‡ÏÔ˘ ÌÔÚ› Ó· Ú˘ıÌ›˙ÂÙ·È ÌÂÙ·‚¿ÏÏÔÓÙ·˜ ÙËÓ Ù¿ÛË Ù˘ ‡Ï˘ Î·È ÂÔ̤ӈ˜ ÂϤÁ¯Ô˘Ì ÙÔ ÔÛfi ÙÔ˘ Ú‡̷ÙÔ˜ ÂÎÚÔ‹˜, ID. ∆Ô ™¯. 8–3 ‰Â›¯ÓÂÈ ·˘Ù‹ ÙËÓ ¤ÓÓÔÈ·. √È Ï¢Τ˜ ÂÚÈÔ¯¤˜ ·ÓÙÈÚÔÛˆÂ‡Ô˘Ó ÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹ ·ÔÁ‡ÌÓˆÛ˘ Ô˘ ‰ËÌÈÔ˘ÚÁÔ‡ÓÙ·È ·fi ÙËÓ ·Ó¿ÛÙÚÔÊË fiψÛË. ∂›Ó·È ¢ڇÙÂÚË ÚÔ˜ ÙÔ ¿ÎÚÔ Ù˘ ÂÎÚÔ‹˜ ÙÔ˘ ‰È·‡ÏÔ˘, ÂÂȉ‹ Ë ·Ó¿ÛÙÚÔÊË Ù¿ÛË fiψÛ˘ ÌÂٷ͇ Ù˘ ‡Ï˘ Î·È Ù˘ ÂÎÚÔ‹˜ Â›Ó·È ÌÂÁ·Ï‡ÙÂÚË ·fi fiÙÈ Ù˘ ‡Ï˘ Î·È Ù˘ ËÁ‹˜. £· ‰Ô‡Ì ÙȘ ¯·Ú·ÎÙËÚÈÛÙÈΤ˜ η̇Ϙ ÙÔ˘ JFET Î·È ÌÂÚÈΤ˜ ÛËÌ·ÓÙÈΤ˜ ·Ú·Ì¤ÙÚÔ˘˜ ÛÙËÓ ¶·Ú¿ÁÚ·ÊÔ 8–2.
™‡Ì‚ÔÏ· ÙÔ˘ JFET ∆· ۇ̂ÔÏ· ÁÈ· ÙÔ JFET n-‰È·‡ÏÔ˘ Î·È p-‰È·‡ÏÔ˘ ‰Â›¯ÓÔÓÙ·È ÛÙÔ ™¯. 8–4. ∆Ô ‚¤ÏÔ˜ ÛÙËÓ ‡ÏË ‰Â›¯ÓÂÈ «ÂÓÙfi˜» ÁÈ· ÙÔ n-‰›·˘ÏÔ Î·È «ÂÎÙfi˜» ÁÈ· ÙÔÓ p-‰›·˘ÏÔ.
∆√ JFET 369 ™Ã∏ª∞ 8–2 JFET n-‰È·‡ÏÔ˘ Ì fiψÛË.
(·) JFET Ôψ̤ÓÔ ÁÈ· ·ÁˆÁÈÌfiÙËÙ·
(‚) ªÂÁ·Ï‡ÙÂÚË VGG ÌÈÎÚ·›ÓÂÈ ÙÔ ‰›·˘ÏÔ
(Á) ªÈÎÚfiÙÂÚË VGG ‰È¢ڇÓÂÈ ÙÔ ‰›·˘ÏÔ
™Ã∏ª∞ 8–3 ∂ȉڿÛÂȘ Ù˘ VGS ÛÙÔ Â‡ÚÔ˜ ÙÔ˘ ‰È·‡ÏÔ˘, Ù˘ ·ÓÙ›ÛÙ·Û˘ Î·È ÙÔ˘ Ú‡̷ÙÔ˜ ÂÎÚÔ‹˜ (VGG =
∂ÎÚÔ‹ (D)
¶‡ÏË (G)
∂ÎÚÔ‹ (D)
¶‡ÏË (G)
¶ËÁ‹ (S) n-‰›·˘ÏÔ˜
¶ËÁ‹ (S) p-‰›·˘ÏÔ˜
™Ã∏ª∞ 8–4 ™‡Ì‚ÔÏ· ÙÔ˘ JFET.
370 ∆ƒ∞¡∑π™∆√ƒ ∂¶π¢ƒ∞™∏™ ¶∂¢π√À (FET)
∂§∂°Ã√™ ¶∞ƒ∞°ƒ∞º√À 8–1 √È ··ÓÙ‹ÛÂȘ Â›Ó·È ÛÙÔ Ù¤ÏÔ˜ ÙÔ˘ ÎÂÊ·Ï·›Ô˘.
8–2
1. √ÓÔÌ¿ÛÙ ÙÔ˘˜ ÙÚÂȘ ·ÎÚÔ‰¤ÎÙ˜ ÙÔ˘ JFET. 2. To FET n-‰È·‡ÏÔ˘ ¯ÚÂÈ¿˙ÂÙ·È ıÂÙÈ΋ ‹ ·ÚÓËÙÈ΋ ÙÈÌ‹ ÁÈ· ÙËÓ VGS; 3. ¶Ò˜ Ú˘ıÌ›˙ÂÙ·È ÙÔ Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜ ÛÙÔ JFET;
Ã∞ƒ∞∫∆∏ƒπ™∆π∫∂™
∫∞π
¶∞ƒ∞ª∂∆ƒ∂™
∆√À
JFET
To JFET ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ› Û· ÛÙÔÈ¯Â›Ô ÛÙ·ıÂÚÔ‡ Ú‡̷ÙÔ˜ ÂÏÂÁ¯fiÌÂÓ˘ Ù¿Û˘ Î·È Û’ ·˘Ù‹ ÙËÓ ·Ú¿ÁÚ·ÊÔ ı· ‰Ô‡Ì ÙËÓ ·ÔÎÔ‹ Î·È ÙËÓ ·ÔÎÔ‹ Î·È ÙË ÁÚ·Ê‹ ‰È·‡ÏÔ˘ ηıÒ˜ Î·È ÙȘ ¯·Ú·ÎÙËÚÈÛÙÈΤ˜ ÌÂÙ·ÊÔÚ¿˜.
∞˜ ‰Ô‡Ì ÙËÓ ÂÚ›ÙˆÛË Ô˘ Ë Ù¿ÛË ‡Ï˘ – ËÁ‹˜ Â›Ó·È Ìˉ¤Ó (VGS = 0 V). ∞˘Ùfi ‰ËÌÈÔ˘ÚÁÂ›Ù·È ‚Ú·¯˘Î˘ÎÏÒÓÔÓÙ·˜ ÙËÓ ‡ÏË Ì ÙËÓ ËÁ‹, ™¯. 8–5(·) fiÙ·Ó Î·È Ù· ‰‡Ô ÁÂÈÒÓÔÓÙ·È. ∫·ıÒ˜ Ë VDD (Î·È ÂÔ̤ӈ˜ Ë VDS) ·˘Í¿ÓÂÈ ·fi Ù· 0 V, ÙÔ ID ·˘Í¿ÓÂÈ ·Ó·ÏÔÁÈο, fiˆ˜ ‰Â›¯ÓÂÙ·È ÛÙË ÁÚ·ÊÈ΋ ·Ú¿ÛÙ·ÛË ÙÔ˘ ™¯. 8–5(‚) ÌÂٷ͇ ÙˆÓ ÛËÌ›ˆÓ ∞ Î·È µ. ™’ ·˘Ù‹ ÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹, Ë ·ÓÙ›ÛÙ·ÛË Ù˘ ‰È·‡ÏÔ˘ Â›Ó·È Ô˘ÛÈ·ÛÙÈο ÛÙ·ıÂÚ‹ ÂÂȉ‹ Ë ÂÚÈÔ¯‹ ·ÔÁ‡ÌÓˆÛ˘ ‰ÂÓ Â›Ó·È ·ÚÎÂÙ¿ ÌÂÁ¿ÏË ÁÈ· Ó· ¤¯ÂÈ ÛËÌ·ÓÙÈ΋ ›‰Ú·ÛË. ∏ ÂÚÈÔ¯‹ ·˘Ù‹ ÔÓÔÌ¿˙ÂÙ·È ˆÌÈ΋ ÂÚÈÔ¯‹ ÂÂȉ‹ Ë VDS Î·È ÙÔ ID Û¯ÂÙ›˙ÔÓÙ·È Ì ÙÔ ÓfiÌÔ ÙÔ˘ Ohm (ÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹ ·˘Ù‹ ı· ÙË ‰Ô‡Ì ÂÚÈÛÛfiÙÂÚÔ ÛÙËÓ ¶·Ú¿ÁÚ·ÊÔ 8–4).
øÌÈ΋ ÂÚÈÔ¯‹ VGS=0
°
ID
∂ÓÂÚÁfi˜ ÂÚÈÔ¯‹ (ÛÙ·ıÂÚfi Ú‡̷)
∫·Ù¿ÚÚ¢ÛË
VP (Ù¿ÛË ÊÚ·Á‹˜) (·) JFET Ì VGS=0 V Î·È ÌÂÙ·‚ÏËÙ‹ VDS (VDD)
(‚) ÷ڷÎÙËÚÈÛÙÈ΋ ÂÎÚÔ‹
™Ã∏ª∞ 8–5 ∏ ¯·Ú·ÎÙËÚÈÛÙÈ΋ η̇ÏË ÂÎÚÔ‹˜ ÙÔ˘ JFET.
™ÙÔ ÛËÌÂ›Ô B, ™¯. 8–5(‚), Ë Î·Ì‡ÏË ÂÈÛ¤Ú¯ÂÙ·È ÛÙËÓ ÂÓÂÚÁfi ÂÚÈÔ¯‹ fiÔ˘ ÙÔ ID Á›ÓÂÙ·È Ô˘ÛÈ·ÛÙÈο ÛÙ·ıÂÚfi. ∫·ıÒ˜ ·˘Í¿ÓÂÈ Ë VDS ·fi ÙÔ ÛËÌÂ›Ô µ ÛÙÔ °, Ë Ù¿ÛË Ù˘ ·Ó¿ÛÙÚÔÊ˘ fiψÛ˘ ·fi ÙËÓ ‡ÏË ÛÙËÓ ÂÎÚÔ‹ (VGD) ‰ËÌÈÔ˘ÚÁ› ÂÚÈÔ¯‹ ·ÔÁ‡ÌÓˆÛ˘ ·ÚÎÂÙ¿ ÌÂÁ¿ÏË ÁÈ· Ó· ·ÓÙÈÛÙ·ıÌ›ÛÂÈ ÙËÓ ·‡ÍËÛË Ù˘ VDS, ‰È·ÙËÚÒÓÙ·˜ ¤ÙÛÈ ÙÔ ID Û¯ÂÙÈο ÛÙ·ıÂÚfi.
∆¿ÛË ºÚ·Á‹˜ °È· VGS = 0 V, Ë ÙÈÌ‹ Ù˘ VDS ÛÙËÓ ÔÔ›· ÙÔ ID Á›ÓÂÙ·È Ô˘ÛÈ·ÛÙÈο ÛÙ·ıÂÚfi (ÛËÌÂ›Ô µ ÛÙËÓ Î·Ì‡ÏË ÙÔ˘ ™¯. 8–5 (‚)) Â›Ó·È Ë Ù¿ÛË ÊÚ·Á‹˜ (pinch-off), Vp. °È· ‰Â‰Ô̤ÓÔ JFET, Ë Vp ¤¯ÂÈ ÛÙ·ıÂÚ‹ ÙÈÌ‹. Ÿˆ˜ Ê·›ÓÂÙ·È, Û˘Ó¯‹˜ ·‡ÍËÛË Ù˘ VDS ¿Óˆ ·fi
Ã∞ƒ∞∫∆∏ƒπ™∆π∫∂™ ∫∞π ¶∞ƒ∞ª∂∆ƒ∂™ ∆√À JFET 371
ÙËÓ Ù¿ÛË ÊÚ·Á‹˜ ‰ËÌÈÔ˘ÚÁ› ۯ‰fiÓ ÛÙ·ıÂÚfi Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜. ∏ ÙÈÌ‹ ·˘Ù‹ ÙÔ˘ Ú‡̷ÙÔ˜ ÂÎÚÔ‹˜ Â›Ó·È ÙÔ IDSS (Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜ ÚÔ˜ ÙËÓ ËÁ‹ Ì ÙËÓ ‡ÏË ‚Ú·¯˘Î˘Îψ̤ÓË DSS) Î·È ¿ÓÙ· ηıÔÚ›˙ÂÙ·È ·fi Ù· ‰Â‰Ô̤ӷ ÙÔ˘ ηٷÛ΢·ÛÙ‹. ∏ IDSS Â›Ó·È ÙÔ Ì¤ÁÈÛÙÔ Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜ Ô˘ ÌÔÚ› Ó· ‰ÒÛÂÈ ¤Ó· Û˘ÁÎÂÎÚÈ̤ÓÔ JFET ·ÓÂÍ¿ÚÙËÙ· ·fi ÙÔ Â͈ÙÂÚÈÎfi ·Îψ̷ Î·È ¿ÓÙ· ηıÔÚ›˙ÂÙ·È ·fi ÙË Û˘Óı‹ÎË VGS = 0 V.
∫·Ù¿ÚÚ¢ÛË ∏ ηٿÚÚ¢ÛË (breakdown), fiˆ˜ Ê·›ÓÂÙ·È ·fi ÙÔ ™¯. 8–5(‚) ·ÚÔ˘ÛÈ¿˙ÂÙ·È ÛÙÔ ÛËÌÂ›Ô ° fiÙ·Ó ·Ú¯›˙ÂÈ Ó· ·˘Í¿ÓÂÈ ÁÚ‹ÁÔÚ· ÙÔ ID Ì ÂÈϤÔÓ ·‡ÍËÛË Ù˘ VDS. ∏ ηٿÚÚ¢ÛË ¤¯ÂÈ Û·Ó ·ÔÙ¤ÏÂÛÌ· ÙË ÌË ·Ó·ÛÙÚ¤„ÈÌË Î·Ù·ÛÙÚÔÊ‹, Ì ·ÔÙ¤ÏÂÛÌ· ÙÔ JFET Ó· ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ› οو ·fi ÙËÓ Ù¿ÛË Î·Ù¿ÚÚ¢Û˘ ÂÓÙfi˜ Ù˘ ÂÓÂÚÁÔ‡ ÂÚÈÔ¯‹˜ ÙÔ˘ ÛÙÔÈ¯Â›Ô˘ (ÛÙ·ıÂÚÔ‡ Ú‡̷ÙÔ˜) (ÌÂٷ͇ ÙˆÓ ÛËÌ›ˆÓ µ Î·È ° › Ù˘ η̇Ï˘). ∆Ô ™¯. 8–6 ‰Â›¯ÓÂÈ ÙÔ JFET Ô˘ ‰ËÌÈÔ˘ÚÁ› ÙËÓ Î·Ì‡ÏË ¯·Ú·ÎÙËÚÈÛÙÈ΋˜ ÂÎÚÔ‹˜ ÛÙÔ ÛËÌÂ›Ô Î·Ù¿ÚÚ¢Û˘ ÁÈ· VGS = 0 V.
H VGS ƒ˘ıÌ›˙ÂÈ ÙÔ ID ™˘Ó‰¤Ô˘Ì ÙËÓ Ù¿ÛË fiψÛ˘, VGG, ·fi ÙËÓ ‡ÏË ÛÙËÓ ËÁ‹, ™¯. 8–7(·). ∫·ıÒ˜ Ë VGS Á›ÓÂÙ·È ·ÚÓËÙÈÎfiÙÂÚË Ú˘ıÌ›˙ÔÓÙ·˜ ÙËÓ VGG, ‰ËÌÈÔ˘ÚÁÂ›Ù·È ÌÈ· ÔÈÎÔÁ¤ÓÂÈ· ¯·Ú·ÎÙËÚÈÛÙÈÎÒÓ Î·Ì‡ÏˆÓ ÂÎÚÔ‹˜, ™¯. 8–7(‚). ∆Ô Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜ ÂÏ·ÙÙÒÓÂÙ·È fiÛÔ ·˘Í¿ÓÂÈ Ë ·ÚÓËÙÈ΋ Ù¿ÛË VGS ÂÂȉ‹ ÛÙÂÓ‡ÂÈ Ô ‰›·˘ÏÔ˜. ∂›Û˘, ÁÈ· οı ·‡ÍËÛË Ù˘ VGS, ÙÔ JFET ÊÙ¿ÓÂÈ ÙËÓ Ù¿ÛË ÊÚ·Á‹˜ (fiÔ˘ ·Ú¯›˙ÂÈ ÙÔ ÛÙ·ıÂÚfi Ú‡̷) Û ÙÈ̤˜ Ù˘
(·) ŸÙ·Ó VDS=0, ID=0.
(‚) ∆Ô ID ·˘Í¿ÓÂÈ ·Ó·ÏÔÁÈο Ì ÙË VDS ÛÙËÓ ˆÌÈ΋ ÂÚÈÔ¯‹.
(Á) ŸÙ·Ó VDS=VP, ÙÔ ID Â›Ó·È ÛÙ·ıÂÚfi Î·È ›ÛÔ Ì IDSS.
(‰) ∫·ıÒ˜ ·˘Í¿ÓÂÈ ÂÚÈÛÛfiÙÂÚÔ Ë VDS, ÙÔ ID ·Ú·Ì¤ÓÂÈ ÛÙÔ IDSS ̤¯ÚÈ Ó· ·Ú›ÛÂÈ Ë Î·Ù¿ÚÚ¢ÛË.
™Ã∏ª∞ 8–6 ∏ ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ›· ÙÔ˘ JFET Ô˘ ‰ËÌÈÔ˘ÚÁ› ÙË ¯·Ú·ÎÙËÚÈÛÙÈ΋ η̇ÏË ÁÈ· VGS = 0 V.
372 ∆ƒ∞¡∑π™∆√ƒ ∂¶π¢ƒ∞™∏™ ¶∂¢π√À (FET)
ºÚ·Á‹ fiÙ·Ó VGS=–1 V (·) ∆Ô JFET Ôψ̤ÓÔ ÛÙËÓ VGS=–1V
(‚) √ÈÎÔÁ¤ÓÂÈ· ¯·Ú·ÎÙËÚÈÛÙÈÎÒÓ Î·Ì‡ÏˆÓ ÂÎÚÔ‹˜
™Ã∏ª∞ 8–7 ∏ ÊÚ·Á‹ Û˘Ì‚·›ÓÂÈ Û ÌÈÎÚfiÙÂÚË VDS ηıÒ˜ Ë VGS ·˘Í¿ÓÂÈ Û ÈÔ ·ÚÓËÙÈΤ˜ ÙÈ̤˜.
(·) VGS=0 V, VDS ≥ VP, ID=IDSS
(‚) ŸÙ·Ó Ë VGS Â›Ó·È ·ÚÓËÙÈ΋, ÙÔ πD ÂÏ·ÙÙÒÓÂÙ·È Î·È ÛÙ·ıÂÚfi ¿Óˆ ·fi ÙËÓ ÊÚ·Á‹, Ô˘ Â›Ó·È ÌÈÎÚfiÙÂÚË ·fi ÙËÓ VP.
(Á) ∫·ıÒ˜ Ë VGS Á›ÓÂÙ·È ÈÔ ·ÚÓËÙÈ΋, ÙÔ ID Û˘Ó¯›˙ÂÈ Ó· ÂÏ·ÙÙÒÓÂÙ·È ·ÏÏ¿ Â›Ó·È ÛÙ·ıÂÚfi ¿Óˆ ·fi ÙË ÊÚ·Á‹, Ô˘ ›Û˘ ¤¯ÂÈ ÂÏ·ÙÙˆı›
(‰) ª¤¯ÚÈ ÙÔ VGS=–VGS(off), ÙÔ πD Û˘Ó¯›˙ÂÈ Î·È ÂÏ·ÙÙÒÓÂÙ·È. ŸÙ·Ó VGS≥–VGS(off), ÙÔ ID ≅ 0.
™Ã∏ª∞ 8–8 ∏ VGS ÂϤÁ¯ÂÈ ÙÔ ID.
VDS ÌÈÎÚfiÙÂÚ˜ Ù˘ Vp. √ fiÚÔ˜ ÊÚ·Á‹ ‰ÂÓ Â›Ó·È Ô ›‰ÈÔ˜ Ì ÙÔÓ fiÚÔ ÊÚ·Á‹ Ù¿Û˘, Vp. ∂Ô̤ӈ˜, ÙÔ ÔÛfi ÙÔ˘ Ú‡̷ÙÔ˜ ÂÎÚÔ‹˜ Ú˘ıÌ›˙ÂÙ·È ·fi ÙËÓ VGS, fiˆ˜ ‰Â›¯ÓÂÈ ÛÙÔ ™¯. 8–8.
∆¿ÛË ∞ÔÎÔ‹˜ ∏ ÙÈÌ‹ Ù˘ VGS Ô˘ οÓÂÈ ÚÔÛÂÁÁÈÛÙÈο ÙÔ ID Ìˉ¤Ó Â›Ó·È Ë Ù¿ÛË ·ÔÎÔ‹˜, VGS(off), fiˆ˜ ‰Â›¯ÓÂÈ ÙÔ ™¯. 8–8(‰). ∆Ô JFET Ú¤ÂÈ Ó· ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ› ÌÂٷ͇ VGS = 0 V Î·È VGS(off). °È· ÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹ ·˘Ù‹ Ù¿ÛÂˆÓ ‡Ï˘ – ËÁ‹˜, ÙÔ ID ÌÂÙ·‚¿ÏÏÂÙ·È ·fi ¤Ó· ̤ÁÈÛÙÔ ÙÔ IDSS Û ¤Ó· ÂÏ¿¯ÈÛÙÔ Û¯Â‰fiÓ Ìˉ¤Ó.
Ã∞ƒ∞∫∆∏ƒπ™∆π∫∂™ ∫∞π ¶∞ƒ∞ª∂∆ƒ∂™ ∆√À JFET 373
Ÿˆ˜ ›‰·ÌÂ, ÁÈ· JFET n-‰È·‡ÏÔ˘, fiÛÔ ÈÔ ÌÈÎÚ‹ Â›Ó·È Ë VGS, ÙfiÛÔ ÈÔ ÌÈÎÚfi Á›ÓÂÙ·È ÙÔ ID ÛÙËÓ ÂÓÂÚÁfi ÂÚÈÔ¯‹. ŸÙ·Ó Ë VGS ¤¯ÂÈ Â·ÚÎÒ˜ ÌÂÁ¿ÏË ·ÚÓËÙÈ΋ ÙÈÌ‹, ÙÔ ID ˘Ô‚È‚¿˙ÂÙ·È Û Ìˉ¤Ó. ∆Ô Ê·ÈÓfiÌÂÓÔ ·˘Ùfi ·ÔÎÔ‹˜ ‰ËÌÈÔ˘ÚÁÂ›Ù·È ·fi ÙË ‰È‡ڢÓÛË Ù˘ ÂÚÈÔ¯‹˜ ·ÔÁ‡ÌÓˆÛ˘ Û ÛËÌÂ›Ô Ô˘ ÎÏ›ÓÂÈ ÙÂÏ›ˆ˜ ÙÔ ‰›·˘ÏÔ, fiˆ˜ Ê·›ÓÂÙ·È ÛÙÔ ™¯. 8–9. ™Ã∏ª∞ 8–9 ∆Ô JFET Û ·ÔÎÔ‹.
∏ ‚·ÛÈ΋ ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ›· ÙÔ˘ JFET p-‰È·‡ÏÔ˘ Â›Ó·È Ë ›‰È· Ì ÂΛÓË ÙÔ˘ n-‰È·‡ÏÔ˘ ÂÎÙfi˜ ÙÔ˘ fiÙÈ ÙÔ JFET p-‰È·‡ÏÔ˘ ¯ÚÂÈ¿˙ÂÙ·È ·ÚÓËÙÈ΋ VDD Î·È ıÂÙÈ΋ Ì ÙË VGS, fiˆ˜ ‰Â›¯ÓÂÙ·È ÛÙÔ ™¯. 8–10. ™Ã∏ª∞ 8–10 ¶Ôψ̤ÓÔ JFET p-‰È·‡ÏÔ˘.
™‡ÁÎÚÈÛË ∆¿Û˘ ºÚ·Á‹˜ Î·È ∞ÔÎÔ‹˜ Ÿˆ˜ ›‰·ÌÂ, ˘¿Ú¯ÂÈ ‰È·ÊÔÚ¿ ÌÂٷ͇ Ù¿Û˘ ÊÚ·Á‹˜ Î·È ·ÔÎÔ‹˜. À¿Ú¯ÂÈ ÌÈ· Û‡Ó‰ÂÛË. ∏ Ù¿ÛË ÊÚ·Á‹˜ Vp Â›Ó·È Ë ÙÈÌ‹ Ù˘ VDS ÛÙËÓ ÔÔ›· ÙÔ Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜ Á›ÓÂÙ·È ÛÙ·ıÂÚfi Î·È ›ÛÔ Ì ÙÔ IDSS Î·È ÌÂÙÚ¿Ù·È ¿ÓÙÔÙ ÁÈ· VGS = 0 V. ŸÌˆ˜, Ë ÊÚ·Á‹ Û˘Ì‚·›ÓÂÈ ÁÈ· ÙÈ̤˜ Ù˘ VDS Ô˘ ÙÔ ID Á›ÓÂÙ·È ÛÙ·ıÂÚfi ÌÂÙ·‚·ÏÏfiÌÂÓÔ Ì ÙË VGS. H VGS(off) Î·È Ë Vp Â›Ó·È ¿ÓÙ· ›Û˜ ·ÏÏ¿ ·ÓÙ›ıÂÙ˜ Û ÛËÌ›Ô. ∆· ‰Â‰Ô̤ӷ ÙÔ˘ ηٷÛ΢·ÛÙ‹ Û˘Ó‹ıˆ˜ ‰›ÓÔ˘Ó Â›Ù ÙËÓ VGS(off) ›Ù ÙË Vp, ·ÏÏ¿ fi¯È Î·È ÙȘ ‰‡Ô. ŸÙ·Ó fï˜ ÁÓˆÚ›˙Ô˘Ì ÙË Ì›·, ¤¯Ô˘ÌÂ Î·È ÙËÓ ¿ÏÏË. °È· ·Ú¿‰ÂÈÁÌ·, ·Ó Ë VGS(off) = – 5 V, Ë Vp = + 5 V, fiˆ˜ ‰Â›¯ÓÂÙ·È ÛÙÔ ™¯. 8–7(‚).
°È· ÙÔ JFET ÙÔ˘ ™¯. 8–11, VGS(off) = – 4 V Î·È IDSS = 12 mA. ¡· ‚ÚÂı› Ë ÂÏ¿¯ÈÛÙË ÙÈÌ‹ Ù˘ VDD Ô˘ ¯ÚÂÈ¿˙ÂÙ·È ÁÈ· Ó· ‚¿ÏÂÈ ÙÔ ÛÙÔÈ¯Â›Ô ÛÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹ ÛÙ·ıÂÚÔ‡ Ú‡̷ÙÔ˜ ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ›·˜ fiÙ·Ó VGS = 0 V.
¶∞ƒ∞¢∂π°ª∞ 8–1
§‡ÛË
∂Âȉ‹ VGS(off) = – 4 V, Vp = 4 V. ∏ ÂÏ¿¯ÈÛÙË ÙÈÌ‹ Ù˘ VDS ÁÈ· ÙÔ JFET ÁÈ· Ó· Â›Ó·È ÛÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹ ÛÙ·ıÂÚÔ‡ Ú‡̷ÙÔ˜ Â›Ó·È VDS = Vp = 4 V ™ÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹ ÛÙ·ıÂÚÔ‡ Ú‡̷ÙÔ˜ Ì VGS = 0 V, ID = IDSS = 12 mA H ÙÒÛË ÛÙ· ¿ÎÚ· Ù˘ ·ÓÙ›ÛÙ·Û˘ ÂÎÚÔ‹˜ Â›Ó·È VRD = ID RD = (12 mA) (560 ø) = 6,72 V
374 ∆ƒ∞¡∑π™∆√ƒ ∂¶π¢ƒ∞™∏™ ¶∂¢π√À (FET) ™Ã∏ª∞ 8–11
∂Ê·ÚÌfi˙ÔÓÙ·˜ ÙÔ ÓfiÌÔ ÙˆÓ Ù¿ÛÂˆÓ ÙÔ˘ Kirchhoff Á‡Úˆ ·fi ÙÔ Î‡Îψ̷ ÂÎÚÔ‹˜, ¤¯Ô˘Ì VDD = VDS + VRD = 4 V + 6,72 V = 10,7 V ∞˘Ù‹ Â›Ó·È Ë ÙÈÌ‹ Ù˘ VDD Ô˘ οÓÂÈ ÙËÓ VDS = Vp Ó· ı¤ÙÂÈ ÙÔ ÛÙÔÈ¯Â›Ô ÛÙËÓ ÂÚÈÔ¯‹ ÙÔ˘ ÛÙ·ıÂÚÔ‡ Ú‡̷ÙÔ˜.
™¯ÂÙÈÎfi ¶Úfi‚ÏËÌ·*
∞Ó Ë VDD ·˘ÍËı› ÛÙ· 15 V, ÔÈÔ Â›Ó·È ÙÔ Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜; * √È ··ÓÙ‹ÛÂȘ Â›Ó·È ÛÙÔ Ù¤ÏÔ˜ ÙÔ˘ ÎÂÊ·Ï·›Ô˘.
¶∞ƒ∞¢∂π°ª∞ 8–2
ŒÓ· JFET p-‰È·‡ÏÔ˘ ¤¯ÂÈ VGS(off) = + 4 V. ¶ÔÈÔ Â›Ó·È ÙÔ ID fiÙ·Ó VGS = + 6 V;
§‡ÛË
™¯ÂÙÈÎfi ¶Úfi‚ÏËÌ·
∆Ô JFET p-‰È·‡ÏÔ˘ ¯ÚÂÈ¿˙ÂÙ·È ıÂÙÈ΋ Ù¿ÛË ‡Ï˘ – ËÁ‹˜. ŸÛÔ ÈÔ ıÂÙÈ΋ Â›Ó·È Ë Ù¿ÛË, ÙfiÛÔ ÌÈÎÚfiÙÂÚÔ Â›Ó·È ÙÔ Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜. ŸÙ·Ó Ë VGS = 4 V, ÙÔ ID = 0. √ÔÈ·‰‹ÔÙ ÂÈϤÔÓ ·‡ÍËÛË Ù˘ VGS ‰È·ÙËÚ› ÙÔ JFET Û ·ÔÎÔ‹ Î·È ÂÔ̤ӈ˜ ÙÔ ID ·Ú·Ì¤ÓÂÈ 0. ¶ÔÈ· Â›Ó·È Ë ÙÈÌ‹ ÙÔ˘ JFET Ô˘ ÂÚÈÁÚ¿ÊËΠے ·˘Ùfi ÙÔ ·Ú¿‰ÂÈÁÌ·;
÷ڷÎÙËÚÈÛÙÈ΋ ªÂÙ·ÊÔÚ¿˜ JFET ∂›‰·Ì fiÙÈ ÌÈ· ÂÚÈÔ¯‹ ÙÈÌÒÓ Ù˘ VGS ·fi Ìˉ¤Ó ̤¯ÚÈ ÙË VGS(off) Ú˘ıÌ›˙Ô˘Ó ÙÔ Ú‡̷ ÂÎÚÔ‹˜. °È· ¤Ó· JFET n-‰È·‡ÏÔ˘, Ë VGS(off) Â›Ó·È ·ÚÓËÙÈ΋ Î·È ÁÈ· ÙÔ JFET p-‰È·‡ÏÔ˘, Ë VGS(off) Â›Ó·È ıÂÙÈ΋. ∂Âȉ‹ Ë VGS Ú˘ıÌ›˙ÂÈ ÙÔ ID, Ë Û¯¤ÛË ÌÂٷ͇ ÙˆÓ ‰‡Ô ÔÛÔÙ‹ÙˆÓ Â›Ó·È Ôχ ÛËÌ·ÓÙÈ΋. ∆Ô ™¯. 8–12 Â›Ó·È Ë ÁÂÓÈ΋ ¯·Ú·ÎÙËÚÈÛÙÈ΋ η̇ÏË ÌÂÙ·ÊÔÚ¿˜ Ô˘ ‰Â›¯ÓÂÈ ÙË Û¯¤ÛË ÌÂٷ͇ Ù˘ VGS Î·È ÙÔ˘ ID. ∏ η̇ÏË ·˘Ù‹ Â›Ó·È ÁÓˆÛÙ‹ Î·È Î·Ì‡ÏË ‰È·ÁˆÁÈÌfiÙËÙ·˜. ™Ã∏ª∞ 8–12 ÷ڷÎÙËÚÈÛÙÈ΋ η̇ÏË ÌÂÙ·ÊÔÚ¿˜ JFET.