Режимы транзисторов, Параллельно включённых БТ Опции

[Vanёk]

Задачка:

можно ли определить, в каком режиме работает каждый из параллельно включённых N-штук транзистов ОИ, в зависимости от входного напряжения (на затворе), если известно E_питания, а N неизвестно. ? Транзисторы n-канальные.

Сообщение отредактировал Vanёk - Nov 21 2006, 19:02

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

1. Что подразумевается под режимом работы?
2. Что подразумевается под параллельным включением?
3. Что такое ОИ?

4. Что такое БТ?

[Vanёk]

1. Что подразумевается под режимом работы? Подразумевается область работы транзистора на ВАХ
2. Что подразумевается под параллельным включением? Подразумевается объединение баз всех транзисторов и то, что 1-й подсоединён стоком к E_питания, 2-й соединён стоком с истоком 1-го, и т.д., а исток последнего N-го транзистора подсоединён к земле.
3. Что такое ОИ? ОИ - это имеется в виду схема включения транзистора "общий исток"

4. Что такое БТ? БТ - это опечатка . Хотел написать ПТ - полевой транзистор.

В первом сообщении присоединён файл с принципиальной схемой.

[VladKot]

Или я чево не понимаю, или на схеме ив описании последовательное соединение транзисторов.

[Vanёk]

Или я чево не понимаю, или на схеме ив описании последовательное соединение транзисторов.

Уупс . Всё что только можно напутал... вот к чему приводят два месяца недосыпания.
Да, именно последовательное включение (при параллельном режим элементарно определить). Прошу прощения за все очепятки.

Непонятно, возможно ли решить эту задачу для произвольного N ?

[yxo]

Непонятно, возможно ли решить эту задачу для произвольного N ?

Можно, но это, по-моему, достаточно сложно. Зачем? Проще промоделировать в SPICE...

[KMC]

Записываете системы уранений для тока каждого из транзисторов (N-штук). Ток течет через все транзисторы один и тот же, порог транзистора при нулевом потенциале на истоке - константа. Учитывая, что порог зависит от напряжения на истоке, решаете систему уравнений, находите напряжение на стоке(истоке) каждого из транзисторов. Определяете режим работы каждого транзситора - linear или saturation

[Stanislav]

4. Что такое БТ? БТ - это опечатка. Хотел написать ПТ - полевой транзистор.

Тогда как понимать вот это:

2. Что подразумевается под параллельным включением? Подразумевается объединение баз всех транзисторов и то, что 1-й подсоединён стоком к E_питания, 2-й соединён стоком с истоком 1-го, и т.д., а исток последнего N-го транзистора подсоединён к земле.

???
МОП-транзистор с базой - это что-то новенькое.

[left]

3. Что такое ОИ? ОИ - это имеется в виду схема включения транзистора "общий исток"

А Вы уверены, что это включение называется "общий исток"?

[Vanёk]

4. Что такое БТ? БТ - это опечатка. Хотел написать ПТ - полевой транзистор.

Тогда как понимать вот это:

2. Что подразумевается под параллельным включением? Подразумевается объединение баз всех транзисторов и то, что 1-й подсоединён стоком к E_питания, 2-й соединён стоком с истоком 1-го, и т.д., а исток последнего N-го транзистора подсоединён к земле.

???
МОП-транзистор с базой - это что-то новенькое.

затворы

[left]

3. Что такое ОИ? ОИ - это имеется в виду схема включения транзистора "общий исток"

А Вы уверены, что это включение называется "общий исток"?

[Stanislav]

Под "общий исток" имелось ввиду, что транзисторы управляются по затвору

Понятно. А почему бы её не назвать, например, схемой с общим стоком?
Предлагаю определится с терминологией. Это - основа технического общения.

[yxo]

Под "общий исток" имелось ввиду, что транзисторы управляются по затвору

Когда применяют слово "общий", имеется ввиду, что, входной сигнал подается между входным полюсом и этим самым "общим", и в то же время снимается между выходным полюсом и "общим", т.е, вывод общий для входного и выходного сигнала.(см рис)

Смею высказать утверждение, что у ПТ нет режима "saturation" вовсе...

А все-таки, есть. "Saturation" - это тот случай, когда ток стока уже не меняется, при изменении напряжении сток-исток (конечно, если не учитывать модуляцию длинны канала).

Сообщение отредактировал yxo - Nov 23 2006, 10:07

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

Смею высказать утверждение, что у ПТ нет режима "saturation" вовсе...

А все-таки, есть. "Saturation" - это тот случай, когда ток стока уже не меняется, при изменении напряжении сток-исток (конечно, если не учитывать модуляцию длинны канала).

Смело. По-моему, ток стока не меняется при изменении напряжения сток-исток только когда канал полностью закрыт. Это называется режимом отсечки.
Аналогом режима насыщения у ПТ следовало бы считать режим полностью открытого канала, т.е. с того момента, когда сопротивление канала уже не уменьшается при дальнейшем увеличении (уменьшении в случае с Р-каналом) напряжения затвор-исток.

[yxo]

Смею высказать утверждение, что у ПТ нет режима "saturation" вовсе...

А все-таки, есть. "Saturation" - это тот случай, когда ток стока уже не меняется, при изменении напряжении сток-исток (конечно, если не учитывать модуляцию длинны канала).

Смело. По-моему, ток стока не меняется при изменении напряжения сток-исток только когда канал полностью закрыт. Это называется режимом отсечки.
Аналогом режима насыщения у ПТ следовало бы считать режим полностью открытого канала, т.е. с того момента, когда сопротивление канала уже не уменьшается при дальнейшем увеличении (уменьшении в случае с Р-каналом) напряжения затвор-исток.

Для простоты говорим о N-канаьном полевом транзисторе, обогащенного типа.
Режим отсечки (cut-off), это когда напряжение затвор исток меньше порогового(threshhold). В этом случае канал еще не индуцирован, т.е его попросту говоря нет, и поэтому ток стока отсутствует (впринципе согласен, в этом режиме ток стока менятся не будет ). И потом, я же отметил, что не учитываю эффект модуляции длинны какала. Если учитвать этот эффект, то, конечно, ток стока будет увеличиваться, при увеличении напряжения сток-исток. Но не значительно.
Для режима насыщения полевого транзистора существует вполне конкретное определение: (для нашего случая) n канальный обагащенной фет работает в насыщении, когда напряжение затвор-исток больше порогового и напряжение стока не падает ниже напряжения затвора минус пороговое напряжение. Другими словами, граница перехода в режим насыщение происходит, после выполнения условия
Vds = Vgs -Vt.
И если уж говорить о сопротивлении канала, то оно опять же определяется от режима работы. В отсечке оно очень большое. В отсльынх случаях определяется как dVds/dId.

[Stanislav]

Смею высказать утверждение, что у ПТ нет режима "saturation" вовсе...

А все-таки, есть. "Saturation" - это тот случай, когда ток стока уже не меняется, при изменении напряжении сток-исток (конечно, если не учитывать модуляцию длинны канала).

Странно... А я думал, что режим генератора тока наступает именно вследствие модуляции длины канала...

...Аналогом режима насыщения у ПТ следовало бы считать режим полностью открытого канала, т.е. с того момента, когда сопротивление канала уже не уменьшается при дальнейшем увеличении (уменьшении в случае с Р-каналом) напряжения затвор-исток.

Аналогом - можно. Только это всё-таки называется режимом управляемого сопротивления. Кроме того, это сопротивление во всех известных мне ПТ всегда зависит от напряжения затвор-исток, до самого пробоя изоляции.

...И потом, я же отметил, что не учитываю эффект модуляции длинны какала. Если учитвать этот эффект, то, конечно, ток стока будет увеличиваться, при увеличении напряжения сток-исток. Но не значительно.

Это так, только с точностью до наоборот. Генератором тока ПТ становится из-за того, что длина канала растёт примерно пропорционально напряжению сток-исток.

...Для режима насыщения полевого транзистора существует вполне конкретное определение: (для нашего случая) n канальный обагащенной фет работает в насыщении, когда напряжение затвор-исток больше порогового и напряжение стока не падает ниже напряжения затвора минус пороговое напряжение.

Простите, а где можно найти это "вполне конкретное определение"? Дайте ссылочку, плиз.

...Другими словами, граница перехода в режим насыщение происходит, после выполнения условия
Vds = Vgs -Vt.

Vt - это что?

[SM]

можно ли определить, в каком режиме работает каждый из параллельно включённых N-штук транзистов ОИ, в зависимости от входного напряжения (на затворе), если известно E_питания, а N неизвестно. ? Транзисторы n-канальные.

Значицца так. Сначала рассмотрите это как один полевик (с длиной канала, равной сумме длин всех тех полевиков, допускаю что эти полевики по одной технологии и одной ширины канала). Благо оно так и есть. Он весь будет в одном из трех режимов - субпороговом, линейном или насыщения. Если он весь в линейном, то и все его детали в линейном. То есть некое подобие резисторов. Если он в насыщении - то верхний в насыщении, остальные в линейном. Субпороговый режим - там отдельный вопрос, в нем он может вести себя и похоже на насыщение, и быть линейным. Только формулы другие. А смысл тот-же, либо все в линейном, либо верхний насыщен, остальные в линейном.

Дальше, когда ясно какая запчасть в каком режиме, рассчет становится элементарным.

P.S. Кстати, если уж на то пошло, то особенной частью является только ооочень малая часть канала, расположенная ближе к стоку верхнего транзистора. Все остальное есть нечто вроде резистора.

...Для режима насыщения полевого транзистора существует вполне конкретное определение: (для нашего случая) n канальный обагащенной фет работает в насыщении, когда напряжение затвор-исток больше порогового и напряжение стока не падает ниже напряжения затвора минус пороговое напряжение.

Простите, а где можно найти это "вполне конкретное определение"? Дайте ссылочку, плиз.

Вот в этой книжке например => http://cmosedu.com/cmos1/book.htm Очень хорошая книга.

"ухо" абсолютно прав в части режимов работы транзистора, забыв только про субпороговую область, когда Vgs<Vth, но не сильно меньше, и ток стока зависит экспоненциально от Vth-Vgs. Очень важный режим для микропотребляющих схем. Линейный режим - это когда канал представляет собой сопротивление, величина которого зависит от (Vgs-Vth). Далее при превышении определенного Vds транзистор насыщается и превращается в источник тока, величина которого определяется тем-же (Vgs-Vth) (в квадрате, для ширококанальных технологий)

Теперь про модуляцию длины канала - это только один из эффектов, влияющих на выходное сопротивление в режиме насыщения, и портящих "качественность" получаемого ИТ. А эффект, благодаря которому получается ИТ, это никакая не модуляция, а насыщение скорости носителей. Этот эффект (модуляция), кстати, наиболее проявляется только в начале области насыщения, при относительно небольших превышениях Vds над Vgs-Vth. Далее начинает сильнее проявляться DIBL (Drain-Induced Barrier Lowering), А еще дальше - SCBE - substrate current induced body effect. Для детального разбирательства, какой эффект на что именно влияет, и как его моделировать советую там глянуть (описание модели BSIM4, глава 5) => http://www-device.eecs.berkeley.edu/~bsim3...SIM450_Manu.tar

...Другими словами, граница перехода в режим насыщение происходит, после выполнения условия
Vds = Vgs -Vt.

Vt - это что?

Это пороговое напряжение. Причем это отношение действительно только для "ширококанальных" полевиков. То есть на технологиях примерно 0.8 микрона и толще. Для короткоканальных это все не так.

[yxo]

Сначала рассмотрите это как один полевик

Отлчиная мысль!

Это пороговое напряжение. Причем это отношение действительно только для "ширококанальных" полевиков. То есть на технологиях примерно 0.8 микрона и толще. Для короткоканальных это все не так.

Не подскажите, где можно прочитать про короткоканальные феты? Или это есть у Бэкера?

[SM]

Не подскажите, где можно прочитать про короткоканальные феты? Или это есть у Бэкера?

Да, у него есть, у него везде параллель проводится между "придуманными" технологиями в 1 микрон и 50 нм. А вообще - описание BSIM4-модели, на котороя я сослался, но там почти голая математика.

[Stanislav]

Вот в этой книжке например => http://cmosedu.com/cmos1/book.htm Очень хорошая книга.

Дайте ссылочку на главу, плиз, где даётся определение насыщения (saturation) полевого транзистора.
Моё мнение, после просмотра нескольких глав по диагонали таково: книжка может быть хороша только для узких специалистов, т.к. не даёт понимания процессов, происходящих в электронном приборе. Типа, есть формУла, поступайте в соответствие с ней, и всё будет ОК. А откуда эта формУла взялась - сведений нет. Типичное пособие для технологов...

..."ухо" абсолютно прав в части режимов работы транзистора, забыв только про субпороговую область, когда Vgs<Vth, но не сильно меньше, и ток стока зависит экспоненциально от Vth-Vgs. Очень важный режим для микропотребляющих схем. Линейный режим - это когда канал представляет собой сопротивление, величина которого зависит от (Vgs-Vth). Далее при превышении определенного Vds транзистор насыщается и превращается в источник тока, величина которого определяется тем-же (Vgs-Vth) (в квадрате, для ширококанальных технологий).

Ещё раз: дайте определение всех режимов работы ПТ, желательно со ссылкой на источники.

Теперь про модуляцию длины канала - это только один из эффектов, влияющих на выходное сопротивление в режиме насыщения, и портящих "качественность" получаемого ИТ. А эффект, благодаря которому получается ИТ, это никакая не модуляция, а насыщение скорости носителей. Этот эффект (модуляция), кстати, наиболее проявляется только в начале области насыщения, при относительно небольших превышениях Vds над Vgs-Vth. Далее начинает сильнее проявляться DIBL (Drain-Induced Barrier Lowering), А еще дальше - SCBE - substrate current induced body effect. Для детального разбирательства, какой эффект на что именно влияет, и как его моделировать советую там глянуть (описание модели BSIM4, глава 5) => http://www-device.eecs.berkeley.edu/~bsim3...SIM450_Manu.tar.

Ясно. Нужно всё-таки начинать с определений.
Модуляцией я называю эффект изменения размеров перекрытия канала обеднённой областью под затвором под действием приложенного напряжения между стоком и истоком. Режим генератора тока (который Вы почему-то называете насыщением) наступает вследствие того, что размеры области перекрытия примерно пропорциональны приложенному напряжению, поэтому проводимость канала приблизительно обратно пропорциональна ему.

ЗЫ. Термин "насыщение" в применении к полевику нашёл самостоятельно, в книге "Физика полупроводниковых приборов" С. Зи. Действительно, такой термин употребляется, поэтому вопрос следует считать исчерпанным

[yxo]

Sedra Smith ¨Microelectronic Circuits¨ FIFTH EDITION 2004
см приложение
А вот Ваши источники тоже хотелось бы увидеть

Сообщение отредактировал yxo - Nov 24 2006, 14:41

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

Sedra Smith ¨Microelectronic Circuits¨ FIFTH EDITION 2004
см приложение
А вот Ваши источники тоже хотелось бы увидеть

Да, всё верно. Просто такой термин, по-моему, в "школе" не употреблялся, а писал я "по памяти".
Источники хорошие обнаружил сегодня в закромах. Лучший - пожалуй, тот же С.Зи "Физика полупроводниковых приборов".
Правда, во время моего обучения, использовалась несколько иная модель работы транзистора, нежели приведённая в этом источнике.

[SM]

Вот в этой книжке например => http://cmosedu.com/cmos1/book.htm Очень хорошая книга.

Дайте ссылочку на главу, плиз, где даётся определение насыщения (saturation) полевого транзистора. Моё мнение, после просмотра нескольких глав по диагонали таково: книжка может быть хороша только для узких специалистов, т.к. не даёт понимания процессов, происходящих в электронном приборе.

Вы правы, в этой книге нет подробностей и физических процессов. В ней описаны принципы моделирования поведения полевиков в той или иной области их характеристик.

Про термины - модуляция - это один из короткоканальных эффектов - CLM, Channel-length modulation, Другое название этой гадости - эффект Эрли (Early effect).

Насыщение - это эффект насыщения скорости носителей. То есть снижение их мобильности в больших электрических полях. При повышении Vgs уменьшается эффективная длина канала, что приводит к увеличению электрического поля. А это в свою очередь к насыщению скорости носителей. И именно этот режим работы называется во всем мире "saturation region", т.е. область насыщения. Я очень удивлен, что для Вас это новое.

Вот Вам документик, в котором про насыщение носителей, и к чему это приводит => http://www.stanford.edu/class/ee316/MOSFET_Handout5.pdf

Ещё раз: дайте определение всех режимов работы ПТ, желательно со ссылкой на источники.

- Субпороговый режим (subthreshold region), Vgs < Vth. В нем Id ~ exp(Vth-Vgs). И внутри него тоже есть деление на несколько режимов. Не буду на них останавливаться.

- Линейный режим (triode region), приблизительно Vds < (Vgs - Vth). В нем он ведет себя как резистор, управляемый Vgs.

- Режим насыщения (saturation region) - скорость носителей насыщается при Vds > (Vgs-Vth), что ведет к работе ПТ как источника тока. Этот самый регион делится на три куска - CLM, DIBL и SCBE. В каждом из которых неидеальность полученного ИТ определяется разными эффектами, первый из которых и есть "channel length modulation".

На источники... Да хоть в википедию сходите, в раздел "MOSFET". http://en.wikipedia.org/wiki/Mosfet Интернет просто пестрит источниками.

[Stanislav]

Про термины - модуляция - это один из короткоканальных эффектов - CLM, Channel-length modulation, Другое название этой гадости - эффект Эрли (Early effect).

Понятно. Но эффект Эрли я раньше рассматривал только в применении к биполярным транзисторам (модуляция толщины базы). Но это совершенно другой эффект, действительно приводящий к неидеальности источника тока на БТ...

...Насыщение - это эффект насыщения скорости носителей. То есть снижение их мобильности в больших электрических полях. При повышении Vgs уменьшается эффективная длина канала, что приводит к увеличению электрического поля. А это в свою очередь к насыщению скорости носителей. И именно этот режим работы называется во всем мире "saturation region", т.е. область насыщения. Я очень удивлен, что для Вас это новое.

Бывает... Просто не употреблял никогда ранее. Да и моделью полевика пользовался несколько иной (капиллярной). Что ж, учиться никогда не поздно...

...Вот Вам документик, в котором про насыщение носителей, и к чему это приводит =>

Ага, спасибо, почитаю в выходные.

- Субпороговый режим (subthreshold region), Vgs < Vth. В нем Id ~ exp(Vth-Vgs). И внутри него тоже есть деление на несколько режимов. Не буду на них останавливаться.

- Линейный режим (triode region), приблизительно Vds < (Vgs - Vth). В нем он ведет себя как резистор, управляемый Vgs.

- Режим насыщения (saturation region) - скорость носителей насыщается при Vds > (Vgs-Vth), что ведет к работе ПТ как источника тока. Этот самый регион делится на три куска - CLM, DIBL и SCBE. В каждом из которых неидеальность полученного ИТ определяется разными эффектами, первый из которых и есть "channel length modulation".

Что ж, спасибо за краткую лекцию. Это относится и к ухо.