- Mga uri ng MOSFETs
- Mga Katangian at Curve ng MOSFET
- DC Biasing ng MOSFET at Common-Source Amplification
- Pangunahing Karaniwang Pinagmulan ng Pagbuo ng Amplifier na may solong MOSFET
Ang MOSFET ay karaniwang isang transistor na gumagamit ng epekto sa patlang. Ang MOSFET ay nangangahulugang Metal Oxide Field Effect Transistor, na mayroong isang gate. Tinutukoy ng boltahe ng gate ang kondaktibiti ng aparato. Nakasalalay sa boltahe ng gate na ito maaari nating baguhin ang kondaktibiti at sa gayon maaari nating gamitin ito bilang isang switch o bilang isang amplifier tulad ng paggamit namin ng Transistor bilang isang switch o bilang isang amplifier.
Ang Bipolar Junction Transistor o BJT ay may base, emitter, at collector, samantalang ang isang MOSFET ay mayroong gate, drain at koneksyon sa pinagmulan. Maliban sa pagsasaayos ng pin, ang BJT ay nangangailangan ng kasalukuyang para sa pagpapatakbo at ang MOSFET ay nangangailangan ng boltahe.
Nagbibigay ang MOSFET ng napakataas na impedance ng pag-input at napakadali na makiling. Kaya, para sa isang linear maliit na amplifier, ang MOSFET ay isang mahusay na pagpipilian. Nangyayari ang linear amplification kapag bias namin ang MOSFET sa rehiyon ng saturation na kung saan ay isang sentral na naayos na Q point.
Sa imaheng nasa ibaba, ipinapakita ang isang pangunahing panloob na konstruksyon ng N-channel MOSFET. Ang MOSFET ay may tatlong mga koneksyon Drain, Gate, at Source. Walang direktang koneksyon na naroroon sa pagitan ng gate at ng channel. Ang electrode ng gate ay electrically insulated at dahil sa kadahilanang ito, minsan ay tinutukoy itong IGFET o Insulated Gate Field Effect Transistor.
Narito ang imahe ng malawak na tanyag na MOSFET IRF530N.
Mga uri ng MOSFETs
Batay sa mga operating mode, mayroong dalawang magkakaibang uri ng MOSFET na magagamit. Ang dalawang uri na ito ay may dalawang subtypes
- Ang uri ng pagkaubos na MOSFET o MOSFET na may Depletion mode
- N-Channel MOSFET o NMOS
- P-Channel MOSFET o PMOS
- Pagpapahusay ng uri MOSFET o ang MOSFET na may Enhancement mode
- N-Channel MOSFET o NMOS
- P-Channel MOSFET o PMOS
Ang uri ng pagkaubos na MOSFET
Ang uri ng pagkaubos ng MOSFET ay karaniwang ON sa zero Gate hanggang sa Source boltahe. Kung ang MOSFET ay N-Channel Depletion-type MOSFET pagkatapos ay magkakaroon ng ilang boltahe ng thresholds, na kinakailangan upang patayin ang aparato. Halimbawa, isang N-Channel Depletion MOSFET na may isang boltahe ng threshold na -3V o -5V, ang gate ng MOSFET ay kailangang hilahin negatibo -3V o -5V upang patayin ang aparato. Ang boltahe ng threshold na ito ay magiging Negatibo para sa N channel, at positibo sa kaso ng P channel. Ang ganitong uri ng MOSFET ay karaniwang ginagamit sa mga circuit ng lohika.
Pagpapahusay uri ng MOSFET
Sa pagpapahusay na uri ng MOSFETs, ang aparato ay mananatiling OFF sa zero boltahe ng Gate. Upang i-on ang MOSFET, dapat kaming magbigay ng isang minimum na Gate sa Source voltage (boltahe ng Vgs Threshold). Ngunit, ang kasalukuyang alisan ng tubig ay lubos na maaasahan sa gate-to-source na boltahe na ito, kung nadagdagan ang Vgs, tumataas din ang kasalukuyang kanal sa parehong pamamaraan. Ang mga uri ng pagpapahusay na MOSFET ay perpekto para sa pagbuo ng isang Amplifier circuit. Gayundin, katulad ng pag-ubos ng MOSFET, mayroon din itong mga subtypes ng NMOS at PMOS.
Mga Katangian at Curve ng MOSFET
Sa pamamagitan ng pagbibigay ng matatag na boltahe sa kabuuan ng alisan ng tubig patungo sa mapagkukunan, mauunawaan natin ang kurba ng IV ng isang MOSFET. Tulad ng nakasaad sa itaas, ang kasalukuyang alisan ng tubig ay lubos na maaasahan sa Vgs, gate sa pinagmulan ng boltahe. Kung iba-iba namin ang Vgs ang Drain kasalukuyang magkakaiba rin.
Tingnan natin ang curve ng IV ng isang MOSFET.
Sa imahe sa itaas, makikita natin ang slope ng IV ng isang N-Channel MOSFET, ang kasalukuyang alisan ng tubig ay 0 kapag ang boltahe ng Vgs ay nasa ibaba ng boltahe ng threshold, sa oras na ito ang MOSFET ay nasa cut-off mode. Pagkatapos nito kapag nagsimulang tumaas ang boltahe ng gate-to-source, tataas din ang kasalukuyang kanal.
Tingnan natin ang isang praktikal na halimbawa ng IRF530 MOSFET's IV Curve,
Ipinapakita ang curve na kapag ang Vgs ay 4.5V, ang maximum na kasalukuyang alisan ng IRF530 ay 1A sa 25 degree C. Ngunit kapag nadagdagan namin ang Vgs sa 5V, ang kasalukuyang Drain ay halos 2A, at sa wakas sa 6V Vgs, maaari itong magbigay ng 10A ng Kasalukuyang Drain.
DC Biasing ng MOSFET at Common-Source Amplification
Sa ngayon, oras na upang gumamit ng isang MOSFET bilang isang linear Amplifier. Hindi ito isang matigas na trabaho kung matutukoy namin kung paano makiling ang MOSFET at gamitin ito sa isang perpektong rehiyon ng pagpapatakbo.
Gumagana ang MOSFET sa tatlong mga mode ng pagpapatakbo: Ohmic, saturation at Pinch off point. Ang rehiyon ng saturation ay tinatawag ding Linear Region. Dito namin pinapatakbo ang MOSFET sa rehiyon ng saturation, nagbibigay ito ng perpektong Q-point.
Kung magbigay kami ng isang maliit na signal (magkakaiba ng oras) at ilapat ang DC bias sa gate o input, pagkatapos sa ilalim ng tamang sitwasyon ang MOSFET ay nagbibigay ng linear amplification.
Sa imaheng nasa itaas, isang maliit na sinusoidal signal (V gs) ang inilalapat sa MOSFET gate, na nagreresulta sa isang pagbagu-bago ng kasalukuyang alisan ng tubig na kasabay sa inilapat na sinusoidal input. Para sa maliit na signal V gs, Maaari kaming gumuhit ng isang tuwid na linya mula sa Q point na may isang slope ng g m = dI d / dVgs.
Ang slope ay makikita sa larawan sa itaas. Ito ang slope ng transconductance. Ito ay isang mahalagang parameter para sa factor ng amplification. Sa puntong ito ang kasalukuyang kanal ng amplitude ay
ߡ Id = gm x ߡ Vgs
Ngayon, kung titingnan natin ang eskematiko na ibinigay sa itaas, maaaring kontrolin ng drain resistor R d ang kasalukuyang alisan ng tubig pati na rin ang boltahe ng alisan ng tubig gamit ang equation
Vds = Vdd - I d x Rd (tulad ng V = I x R)
Ang signal ng output ng AC ay magiging ߡ Vds = -ߡ Id x Rd = -g m x ߡ Vgs x Rd
Ngayon sa pamamagitan ng mga equation, ang makukuha ay
Napalakas na Gain ng Boltahe = -g m x Rd
Kaya, ang pangkalahatang pakinabang ng MOSFET Amplifier ay lubos na maaasahan sa transconductance at sa resistor ng Drain.
Pangunahing Karaniwang Pinagmulan ng Pagbuo ng Amplifier na may solong MOSFET
Upang makagawa ng isang simpleng karaniwang mapagkukunan ng Amplifier gamit ang N channel solong MOSFET, ang mahalagang bagay ay upang makamit ang kundisyon ng biasing DC. Upang maihatid ang layunin, isang generic voltage divider ay itinayo gamit ang dalawang simpleng resistors: R1 at R2. Dalawang iba pang mga resistors ang kinakailangan bilang Drain risistor at Source resistor.
Upang matukoy ang halagang kailangan namin ng sunud-sunod na pagkalkula.
Ang isang MOSFET ay binibigyan ng mataas na impedance ng pag-input, sa gayon sa kondisyon ng pagpapatakbo, walang kasalukuyang daloy na naroroon sa terminal ng gate.
Ngayon, kung titingnan natin ang aparato, mahahanap natin na mayroong tatlong mga resistors na nauugnay sa VDD (Nang walang biasing resistors). Ang tatlong resistors ay Rd, panloob na paglaban ng MOSFET at Rs. Kaya, kung ilalapat natin ang batas sa Voltahe ni Kirchoff kung gayon ang mga voltages sa tatlong resistors na iyon ay katumbas ng VDD.
Ngayon bilang alinsunod sa mga batas Ohms, kung kami multiply ang kasalukuyang sa risistor makikipag-ugnay kami boltahe tulad ng V = I x R. Kaya, narito ang kasalukuyang ay Drain kasalukuyan o ko D. Kaya, ang boltahe sa buong Rd ay V = I D x Rd, pareho ang nalalapat para sa Rs dahil ang kasalukuyang ay pareho I D, kaya ang Boltahe sa kabuuan ng Rs ay Vs = I D x Rs. Para sa MOSFET, ang Boltahe ay V DS o Drain-to-source na boltahe.
Ngayon ayon sa KVL, VDD = I D x Rd + V DS + I D x Rs VDD = I D (Rd + Rs) + V DS (Rd + Rs) = V DD - V DS / I D
Maaari pa nating suriin ito bilang
Rd = (V DD - V DS / I D) - Ang R S Rs ay maaaring caluculate bilang Rs = V S / I D
Ang ibang mga halaga ng dalawang resistors ay maaaring matukoy ng pormulang V G = V DD (R2 / R1 + R2)
Kung wala kang halaga, makukuha mo ito mula sa pormulang V G = V GS + V S
Sa kasamaang palad, ang mga maximum na halaga ay maaaring magamit mula sa MOSFET datasheet. Batay sa pagtutukoy maaari naming itayo ang circuit.
Ang dalawang mga capacitor ng pagkabit ay ginagamit upang mabayaran ang mga cut-off na frequency at upang harangan ang DC na nagmumula sa input o makarating sa huling output. Maaari lamang naming makuha ang mga halaga sa pamamagitan ng pag-alam sa katumbas na paglaban ng DC bias divider at pagkatapos ay piliin ang nais na dalas ng cutoff. Ang pormula ay magiging
C = 1 / 2πf Kinakailangan
Para sa disenyo ng High power Amplifier, bumuo kami dati ng isang Power amplifier na 50 Watt gamit ang Dalawang MOSFET bilang pagsasaayos ng Push-pull, sundin ang link para sa praktikal na aplikasyon.