Cấu kiện điện tử - vật liệu điện tử - Dư Quang Bình - 5

Nhưng các đặc trưng tín hiệu nhỏ của chúng và các mạch tương đương tín hiệu nhỏ là giống nhau. Nên khi thiết kế các mạch bằng FET cần phải đáp ứng đến cả hai điều kiện đó. Mạch hình 3.28 là mạch tương đương tín hiệu nhỏ được sử dụng nhiều ở tần số thấp nhưng mạch không mô tả đầy đủ hoạt động của FET tại tần số cao. MOSFET bao gồm hai vùng dẫn, cổng và kênh dẫn được tách rời bởi một lớp cách điện. Cấu trúc này tạo thành một tụ điện có lớp cách...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu kiện điện tử - vật liệu điện tử - Dư Quang Bình - 5 CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 79 Nhưng các đặc trưng tín hiệu nhỏ của chúng và các mạch tương đương tín hiệu nhỏ là giống nhau. Nên khi thiết kế các mạch bằng FET cần phải đáp ứng đến cả hai điều kiện đó. Mạch hình 3.28 là mạch tương đương tín hiệu nhỏ được sử dụng nhiều ở tần số thấp nhưng mạch không mô tả đầy đủ hoạt động của FET tại tần số cao. MOSFET bao gồm hai vùng dẫn, cổng và kênh dẫn được tách rời bởi một lớp cách điện. Cấu trúc này tạo thành một tụ điện có lớp cách điện là điện môi. Ở JFET, lớp cách điện được thay thế bởi vùng nghèo. Trong cả hai trường hợp, đều có điện dung hiện diện giữa cổng và kênh dẫn và các điện dung ở các phần khác như đã xét ở mục 3.2g ở phần trước. Vì vậy, sẽ tồn tại các điện dung giữa mỗi cặp chân của FET. Ở tần số thấp, ảnh hưởng của các điện dung này là nhỏ nên chúng thường được bỏ qua (như ở hình 3.28). Tuy nhiên, ở tần số cao các ảnh hưởng của chúng là đáng kể hơn, nên chúng cần phải được kế đến như mô tả ở hình 3.29a. Giá trị của mỗi tụ được mô tả trong hình 3.29a vào khoảng 1pF. Sự có mặt của CGD làm cho việc phân tích mạch bằng FET phức tạp hơn nhiều. Dĩ nhiên, ta có thể thay thế các ảnh hưởng của điện dung này bằng cách tăng giá trị điện dung giữa cổng và nguồn. Trong thực tế, thì điện dung giữa cổng và nguồn có cùng ảnh hưởng như CGD là (A+1) CGD , trong đó A là hệ số khuyếch đại điện áp giữa máng và cổng. Vì vậy, có thể mô tả FET ở tần số cao, bằng mô hình tương đương như ở hình 3.29b, trong đó ảnh hưởng của cả hai điện dung CGS và CGD được gộp lại thành một điện dung CT sẽ tượng trưng cho tổng điện dung vào. Điện dung này sẽ làm giảm hệ số khuyếch đại của dụng cụ ở tần số cao và xuất hiện điểm cắt tại tần số được xác định bởi giá trị của điện dung và trở kháng của đầu vào và đất. Trở kháng này hầu như được chi phối bởi điện trở vùng nguồn. Tuy nhiên, trong một vài trường hợp, trở kháng vào tương ứng với điện trở rGS trong mạch tương đương. Ảnh hưởng của điện dung làm giảm nhiều hoạt động của FET ở tần số cao. Sự có mặt của điện dung ở lối vào sẽ làm giảm trở kháng vào từ vài trăm MΩ tại tần số thấp có thể xuống vài chục kΩ tại tần số vào khoảng 100MHz. 3.6 PHÂN CỰC CHO TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG. a) Sự phân cực. Phân cực cho mạch FET là xác định sự hoạt động của mạch khi không có bất kỳ tín hiệu vào nào đặt vào mạch. Trạng thái hoạt động của mạch như vậy được gọi là trạng thái tĩnh [quiescent] của mạch. Đối với mạch khuyếch đại, việc phân cực chủ yếu là xác định dòng máng tĩnh và điện áp ra tĩnh. Xét mạch khuyếch đại ở hình 3.30, rõ ràng là dòng máng tĩnh được xác định bởi điện trở máng RL và họ đặc tuyến V-A của FET. Từ các họ đặc tuyến ra của FET, ta thấy rằng quan hệ giữa dòng máng và điện áp máng là không tuyến tính. Thực vậy, ở phần đặc tuyến mà ta thường sử dụng (vùng bão hòa), dòng máng là độc lập với điện áp máng nên điều này sẽ làm cho việc xác định điều kiện tĩnh phức tạp hơn. Một phương pháp giải quyết vấn đề này là dùng kỹ thuật đồ thị, còn được gọi là kỹ thuật đường tải. Mặc dù dòng điện chảy qua điện trở tải và FET là không dễ xác định, nhưng BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG 3: TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 80 điện áp đặt ngang qua chúng phải là tổng điện áp giữa hai đường nguồn cung cấp (VDD - VSS). Điện áp ngang qua FET được xác định bởi họ đặc tuyến ra của FET và điện áp phân cực VGS. Từ các họ đặc tuyến ra của FET, có thể thấy rằng, dạng cơ bản của họ đặc tuyến ra của FET là giống nhau, sự khác nhau lớn nhất là giá trị điện áp đặt vào cổng VGS. Khi có dòng điện chảy qua FET và cũng chảy qua điện trở tải sẽ tạo ra sụt áp trên chúng. Điện áp trên cực máng của FET có thể xác định theo biểu thức: VDS = VDD - IDRL. Để xác định đường tải, ta hãy tính điện áp trên cực máng của FET (VDS) theo các giá trị khác nhau của dòng máng (IDS). Khi dòng máng bằng 0, thì sẽ không có sụt áp trên điện trở tải và điện ...