Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Alan Etkili Transistörler (Field-Effect Transistors) (FET) 1.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Alan Etkili Transistörler (Field-Effect Transistors) (FET) 1."— Sunum transkripti:

1 Alan Etkili Transistörler (Field-Effect Transistors) (FET) 1

2 Alan Etkili Transistörler (FET) (Field-Effect Transistors), BJT’ler ile birçok noktada benzerlikler gösterirken, bazı noktalarda ise farklılıklar sergilemektedir. Benzerlikleri: Kuvvetlendirme Anahtarlama Empedans uygunlaştırma Farklılıkları: FET’ler voltaj kontrollü iken BJT’ler ise akım kontrollüdür. FET’ler daha yüksek bir giriş direncine sahip iken BJT’ler ise daha yüksek kazançlara sahiptir. FET’ler IC olarak daha kolay üretilebilirler ve sıcaklık değişimlerine daha az duyarlıdırlar. FET 2

3 JFETJFET–– Junction Field-Effect Transistor MOSFETMOSFET –– Metal-Oxide Field-Effect Transistor  D-MOSFET  D-MOSFET –– Depletion MOSFET (Azaltıcı Tip)  E-MOSFET  E-MOSFET –– Enhancement MOSFET (Çoğaltıcı Tip) FET Tipleri 3

4 JFET’in Yapısı JFET’ler kendi içerisinde ikiye ayrılırlar. n-kanaln-kanal p-kanalp-kanal n-kanal en çok tercih edilen JFET tipidir. JFET’lerin 3 adet terminalleri mevcuttur. Akıtıcı - Drain Kaynak - SourceAkıtıcı - Drain (D) ve Kaynak - Source (S) n-kanalına bağlanırken, Kapı - GateKapı - Gate (G) ise p-tipi malzemeye bağlanır. 4

5 Bir JFET’in Temel Çalışma Prensibi JFET’in çalışma prensibi bir musluğa benzetilebilir. Kaynak – Source: Kaynak – Source: Basınçlı su, akıtıcı-kaynak voltajının negatif kutbundaki elektron birikmesini temsil etmektedir. Akıtıcı – Drain: Akıtıcı – Drain: Uygulanan voltajın pozitif kutbundaki elektron (yada delik) azlığını temsil eder. Kapı – Gate: Kapı – Gate: Suyun akışını kontrol eden bir vana gibi kapı terminali n- kanalının genişliğini kontrol eder. Böylece akıtıcıya geçecek olan yük kontrolü yapılmış olur. 5

6 JFET’in Çalışma Karakteristikleri Bir JFET’in çalışma şartlarının belirlenmesinde üç temel durum söz konusudur. V GS = 0, V DS 0’dan pozitif değerlere doğru yükseltilirken V GS < 0, V DS pozitif değerde Voltaj kontrollü direnç. 6

7 JFET’in Çalışma Karakteristikleri V GS = 0, V DS 0’dan pozitif değerlere doğru yükseltilirken p-tipi kapı ile n-tipi kanal arasındaki fakirleşmiş bölge (depletion region), n-kanalın içerisindeki elektronlar ile p-tipi kapı içerisindeki deliklerin birleşmesi sonucu bir artış göstermeye başlar. Fakirleşmiş bölgenin büyümesi, n- tipi kanalın direncinin artmasına yani daralmasına neden olur. n-tipi kanalın direncinin artması, kaynak-akıtıcı arasındaki (I D ) akımda da bir artışa neden olur. Çünkü V DS artmaktadır. V GS = 0 ve V DS 0’dan pozitif değerlere doğru yükseltilirken üç durum söz konusudur. 7

8 Eğer V GS = 0 iken V DS hala daha pozitif bir değere artırılmaya devam ederse, fakirleşmiş bölge n-tipi kanalı kapatacak kadar genişler. Bunun sonucunda n-tipi kanaldaki I D akışı kesilir. JFET’in Çalışma Karakteristikleri V GS = 0, V DS 0’dan pozitif değerlere doğru yükseltilirken Kısılma - Pinch Off 8

9 Kısılma – pinch-off noktasında: V pV GS deki herhangi bir artış I D ‘nin değerinde bir değişikliğe neden olmaz. Kısılma noktasındaki V GS V p olarak adlandırılır. I DSSI D doyumda yada maksimum değerindedir ve I DSS olarak isimlendirilir. Kanalın omik direnci maksimum düzeydedir. JFET’in Çalışma Karakteristikleri V GS = 0, V DS 0’dan pozitif değerlere doğru yükseltilirken (Doyum-Saturasyon) 9

10 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. JFET’in Çalışma Karakteristikleri V GS < 0, V DS pozitif bir değerde V GS ‘in daha negatif bir değere inmesi fakirleşmiş bölgede bir artışa neden olacaktır. 10

11 V GS negatif oldukça: JFET daha düşük bir değerde kısılmaya (Vp). V DS arttıkça I D azalacaktır. I D 0A olduğundaki V GS değeri V p yada V GS(off) olur. JFET’in Çalışma Karakteristikleri V GS < 0, V DS pozitif bir değerde: I D < I DSS 11

12 omik bölge –triyod bölge Kısılma noktasının solunda kalan bölge omik bölge –triyod bölge olarak adlandırılır. Bu bölümde JFET değişken bir direnç gibi kullanılabilir. Burada V GS akıtıcı-kaynak direnci (r d )’yi kontrol eder. V GS daha negatif oldukça (r d )’nin değeri artar. JFET’in Çalışma Karakteristikleri Voltaj-Kontrollü Direnç 12

13 p-kanal JFET p-kanal JFET de aynen n-kanal JFET gibi davranır sadece kutuplama ve akım yönleri terstir. 13

14 p-kanal JFET Karakteristikleri V DS daha yüksek değerlere ulaştığında V DS > V DSmax değerine ulaştığında JFET kırıma uğrar ve I D kontrolsüz olarak artışına devam eder. V GS pozitif olarak arttıkça; Fakirleşmiş bölge büyür, I D azalır (I D < I DSS ) Kısılma anında I D = 0A 14

15 JFET’in Elektriksel Sembolü 15

16 JFET’in giriş-çıkış ilişkisini veren transfer karakteristikleri BJT’de olduğu gibi düzgün değildir. Bir BJT’de,  I B (input) ile I C (output) arasındaki ilişkiyi tanımlar. JFET’te ise, giriş V GS (input) ile çıkış I D (output) arasındaki ilişki biraz daha komplekstir: JFET Transfer Karakteristikleri 16

17 JFET Transfer Eğrisi JFET’lerde transfer eğrisi I D – V GS göre belirlenir. 17

18 FET’li Kuvvetlendiricilerin Kutuplanması Bir FET’li kuvvetlendiricinin kutuplanması için temel olarak üç yol vardır: Gerilim bölücü, Kaynak kutuplama Kendiliğinden kutuplama (self bias)

19 Gerilim bölücülü kutuplama: Girişte kapıdaki kutuplama miktarı gerilim bölücü dirençler R1 ve R2 ile belirlenmektedir. Kapı kutuplaması, kapı ve kaynak gerilimleri arasındaki farktır (Vgs). Bu gerilim doğrudan kapı ve kaynak arasından ölçülebildiği gibi her bir voltajın tek tek ölçülmesi ve birbirinden çıkarılması yoluyla da belirlenebilir.

20 Kaynak kutuplamalı FET’li kuvvetlendirici: Bu kutuplama da ikinci bir güç kaynağına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yüzden bu kutuplama pek fazla kullanılmamaktadır. İkinci bir güç kaynağının FET’in kaynak ucuna bağlanmasından dolayı bu isimle anılmaktadır.

21 Kendiliğinden kutuplamalı FET’li kuvvetlendirici: Burada kutuplama, Rs direnci üzerindeki gerilim düşümüyle sağlanmaktadır. Rs üzerindeki gerilim düşümü kaynak-kapı jonksiyonunu ters yönde kutuplamaktadır. Akıtıcı (drain) akımı akmazsa kutuplama sağlanamayacak, akım akışı artarsa kutuplama da sağlanmış olacaktır. Bu etki aynı zamanda kazancın düşmesine de yol açmaktadır.

22 Örnek: Şekildeki JFET devresi için Q çalışma noktasını ve buradaki I DQ, V GSQ ve V DSQ değerlerini bulunuz. FET’lerin Çalışma noktalarının bulunması

23

24

25

26

27

28 JFET Veri Sayfaları Elektriksel Karakteristikler 28

29 JFET Kılıf Gösterimi ve Terminal Tanımlamaları 29

30 MOSFET İki tip MOSFETmevcuttur: Azaltıcı-Tip (Kanal ayarlamalı)(Depletion-Type)Azaltıcı-Tip (Kanal ayarlamalı)(Depletion-Type) Çoğaltıcı-Tip (Kanal oluşturmalı)(Enhancement-Type)Çoğaltıcı-Tip (Kanal oluşturmalı)(Enhancement-Type) MOSFET’ler, JFET’lere benzer özellikler içerirler. Ayrıca başka faydalı özellikleri de mevcuttur. 30

31 Azaltıcı (Depletion) -Type MOSFET Yapısı drainsource gate Akıtıcı drain (D) ve kaynak source (S) n-tipi katkılandırılmış malzemeye bağlanmıştır. Bu n-tipi bölgeler birbirleriyle bir n-tipi kanal vasıtasıyla ilişkilendirilmiştir. Bu n-tipi kanal ince bir izolatör katman olan SiO 2 vasıtasıyla kapı gate (G) ucuna bağlanmıştır. substrate n-tipi katkılandırılmış malzeme p-tipi katkılandırılmış malzemenin üzerine yerleştirilir. Bu p-tipi katkılandırılmış malzemenin de bir alt tabaka terminal bağlantısı substrate (SS) mevcuttur. 31

32 Temel MOSFET Çalışma Bölgeleri Bir azaltıcı-tip MOSFET iki modda işlem yapar: Azaltıcı modAzaltıcı mod Çoğaltıcı modÇoğaltıcı mod 32

33 Azaltıcı-Tip MOSFET Azaltıcı Mod Çalışması V GS = 0V olduğunda I D = I DSS V GS < 0V olduğunda I D < I DSS Azaltıcı Mod Karakteristikleri JFET ile benzerlikler gösterir. 33

34 Azaltıcı-Tip MOSFET Çoğaltıcı Mod Çalışması V GS > 0V I D, I DSS ‘nin üstü değerlere ulaşır. Transfer eğrisi: Çoğaltıcı Mod V GS bu çalışma modunda pozitif değere sahiptir. 34

35 p-Kanal Azaltıcı-Tip MOSFET 35

36 Maximum Ratings Elektriksel Karakteristikleri Veri Sayfası 36

37 Çoğaltıcı-Tip MOSFET Yapısı drainsourceAkıtıcı drain (D) ve kaynak source (S) n-tipi katkılandırılmış bölgeler ile bağlantılıdır. Bu n-tipi katkılandırılmış bölgeler birbirleriyle bir n-tipi kanal ile bağlantılı değildir. Kapı gateKapı gate (G) p-tipi bir yüzey ile SiO 2 ’ten oluşan bir izolasyon katı vasıtasıyla bağlantılıdır. substraten-tipi katkılandırılmış yüzey p-tipi katkılandırılmış alt tabaka ile bağlantılıdır. p-tipi katkılandırılmış alt tabaka da substrate (SS) terminali ile bağlantılıdır. 37

38 Çoğaltıcı-Tip MOSFET’in Temel İşlem Modu V GS her zaman pozitiftir. V GS arttıkça, I D artacaktır. V DS artarken V GS sabit tutulursa, I D doyuma gider (I DSS ), V DSsat noktasına doyuma ulaşır. Çoğaltıcı-tip MOSFET sadece çoğaltıcı modda işlem yapar. 38

39 Çoğaltıcı-Tip MOSFET Transfer Eğrisi Verilen bir V GS için I D : Burada: V T = MOSFET’in eşik voltajı V DSsat aşağıdaki gibi bulunabilir:39 k’ n =

40 p-Kanal Çoğaltıcı-Tip MOSFET p-kanal çoğaltıcı-tip MOSFET, n-kanala benzerlikler gösterir. Akım yönleri ve kutuplamalar ters yöndedir. 40

41 MOSFET Sembolleri 41

42 Elektriksel Karakteristikler Veri Sayfası 42

43 VMOS Devreleri (Güç MOSFET’leri) VMOS (dikey-vertical MOSFET) eleman yüzeyinin daha çok kullanılabildiği bir yapıyı sunmaktadır. Avantajları VMOS ısı yalıtımı için daha fazla bir yüzeyin kullanımı sayesinde daha yüksek bir akım akışı sağlar. VMOS ayrıca daha hızlı anahtarlama özelliklerine sahiptir. 43

44 Avantajları Daha yüksek giriş empedansı Daha hızlı anahtarlama Düşük güç tüketimi CMOS Devreleri CMOS (tümleşik- complementary MOSFET) hem p-kanal hem de n-kanal MOSFET’leri aynı alt tabaka üstünde bir arada kullanmaktadır. 44

45 Özet Tablosu 45


"Alan Etkili Transistörler (Field-Effect Transistors) (FET) 1." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları