CHƯƠNG 1
MÔ HÌNH TƯƠNG ĐƯƠNG
CỦA BJT VÀ MOSFET KHI TÍN HIỆU NHỎ
Tương ứng với chương 13 trong sách Microelectronic Circuit Design_Richard C. Jaeger & Travis N. Blalock
Nội dung chương 1
1.1. Các tham số, chế độ hoạt động ở tín hiệu nhỏ của Diode
1.2. Cấu trúc của BJT, mô hình vận chuyển trong BJT npn
1.3. Biểu thức chung cho các chế độ phân cực của BJT npn
1.4. Cấu trúc của BJT pnp, biểu thức chung cho các chế độ phân cực của BJT pnp
1.5. Phân cực, mạch khuếch đại dùng BJT, tham số khuếch đại của BJT
1.6. Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ của BJT
1.7. Chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ của BJT
1.8. Mạch tương đương AC và DC của khuếch đại dùng MOSFET
1.9. Mô hình tín hiệu nhỏ của MOSFET
1.10. Chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ của MOSFET
1.11. Mô hình tín hiệu nhỏ của JFET
1.12. Hiệu ứng thân trong MOSFET bốn cực
2 Tương ứng với chương 13 trong sách Microelectronic Circuit Design_Richard C. Jaeger & Travis N. Blalock
Hệ số góc của đường đặc tuyến của diode tại
Q-point được gọi là độ dẫn điện của diode
và được cho bởi công thức:
Điện trở của diode được cho bởi công thức:
DID
I
TV
DI
dg
TV
SI
DI
TV
DV
TV
SI
poQDvD
i
dg
40V025.0
exp
int
For ID>>IS
dgd
r1
3
1.1. Các tham số, chế độ hoạt động ở tín hiệu nhỏ
của Diode
...
3
61
2
21exp1exp
1exp
TV
dv
TV
dv
TV
dv
TV
Dv
SI
TV
DV
SI
TV
dv
DV
SI
di
DI
1exp
TV
Dv
SI
Di
Trừ hai vế của ID,
...
3
61
2
21)(
TV
dv
TV
dv
TV
dv
SI
DI
di
Với id là hàm tuyến tính của tín hiệu điện áp vd,
Yêu cầu cho việc hoạt động ở tín hiệu nhỏ của diode.
V05.02 T
Vd
v
dv
dg
di
TV
dv
SI
DI
di
)(
4
dv
dg
DI
Di
Phân tích chuỗi
Maclaurin
1.1. Các tham số, chế độ hoạt động ở tín hiệu nhỏ của
Diode
5
mVTVdvTVdv
TVdv
TVdv
TVdv
TVdv
502
2
0]
2
21
1[
2
21
Trong thực tế, ta chọn:
mVTV
dv 510
2 D
D
T
Dddd ImV
mV
ImV
V
Ivgi 2.05
255
mVTV
dv 5
10
2 DI
di 2.0
Với tính tuyến tính, id tỉ lệ với vd
Yêu cầu cho việc hoạt động ở tín
hiệu nhỏ của diode.
1.1. Các tham số, chế độ hoạt động ở tín hiệu nhỏ của
Diode
Ví dụ 1 và 2: tính điện trở của Diode
6
• Ví dụ 1: Tìm các giá trị của điện trở của diode rd để một diode với IS =
1 fA hoạt động tại ID = 0,5 μA, 2 mA và 3 A
• Đáp án: 50K; 12.5; and 8.33 m
• Ví dụ 2: Tìm giá trị của điện trở của diode rd ở mô hình tín hiệu nhỏ tại
nhiệt độ phòng với ID = 1.5 mA và ở T = 100 oC.
• Đáp án: 16.7 , 21.4
1.2. Cấu trúc của BJT, mô hình vận chuyển trong BJT
npn
Bao gồm 3 lớp bán dẫn loại n và p, được gọi là vùng phát (emitter (E)), nền (base
(B)) và thu (collector (C)).
Phần lớn dòng điện đi vào cực C, qua vùng nền (base) và ra ngoài qua cực E. Một
dòng điện nhỏ cũng sẽ đi vào cực B, qua liên kết BE và ra ngoài ở cực E.
Các hạt tải nằm trong vùng nền ngày bên dưới vùng được pha đậm (n+) E điều khiển
đường đặc tính i-v của BJT.
1.2. Cấu trúc của BJT, mô hình vận chuyển
trong BJT npn
Lớp nền mỏng liên kết hai kết nối
pn lại với nhau.
Cực phát (emitter) phóng electron
vào vùng nền, hầu hết các electron
này sẽ đi qua lớp nền và được được
ra ngoài bởi cực thu
• Điện thế vBE và điện thế vBC
quyết định các dòng trong
transistor và có giá trị dương
khi các pn junction được phân
cực thuận.
• Dòng tại các cực là dòng thu
(iC), dòng nền (iB) và dòng phát
(iE).
• Sự khác nhau cơ bản giữa BJT
và FET là iB là đáng kể, trong
khi iG = 0.
1.2. Đặc tính phân cực thuận của BJT npn
Dòng vận chuyển thuận:
IS là dòng bão hòa
1expT
VBE
v
SI
Fi
Ci
A910A1810 S
I
VT = kT/q =0.025 V ở nhiệt độ phòng
Dòng nền:
1expT
VBE
v
F
SI
F
Fi
Bi
50020 F
Dòng phát được cho bởi công thức:
1expT
VBE
v
F
SI
Bi
Ci
Ei
0.11
95.0
F
FF
(Hệ số khuyếch đại CE)
(Hệ số khuếch đại
CB)
Trong vùng tích cực,
FB
iCi
F
EiCi
Dòng vận chuyển nghịch:
1expT
VBC
v
SI
Ei
Ri
1expT
VBC
v
R
SI
R
Ri
Bi
200 R
Dòng phát:
1expT
VBC
v
R
SI
Ci
95.01
0
R
RR
(Hệ số khuyếch đại CE)
(Hệ số khuyếch đại
CB) Dòng nền:
Dòng nền ở chế độ phân cực thuận và phân
cực nghịch là khác nhau do sự bất đối xứng
trong việc pha tạp ở vùng thu và vùng phát.
1.2. Đặc tính phân cực nghịch của BJT npn
1.3. Biểu thức chung cho các chế độ phân cực của
BJT npn
1expexpexp
TVBC
v
R
SI
TVBC
v
TVBE
v
SI
Ci
1expexpexp
TVBE
v
F
SI
TVBC
v
TVBE
v
SI
Ei
1exp1exp
TVBC
v
R
SI
TVBE
v
F
SI
Bi
Tính toán các tham số:
Ví dụ 3
Ví dụ: Tính giá trị điện áp và dòng
điện tại các cực: vBE, vBC, iC, iE, iB.
Biết: VBB = 0.75 V, VCC = 5.0 V, IS
=10-16 A, F =50, R =1
Giả sử: Mạch hoạt động ở nhiệt độ
phòng, VT =25.0 mV.
Phân tích mạch: VBE =?,
VBC = ?
Kiểm tra: F =?, R =?
Tính toán các tham số:
Ví dụ 3
Biểu thức của dòng điện tại các cực của transistor,
982.0mA09.1
mA07.1
50mA0214.0
mA07.1
EIC
I
F
BIC
I
F
mA07.1C
I
mA09.1E
I
A4.21 B
I
VBC = VBB- VCC =0.75 V-5.00V=-4.25 V
1.4. Cấu trúc của BJT pnp, biểu thức chung
cho các chế độ phân cực của BJT pnp
1.4. Tính chất phân cực thuận của BJT pnp
1expT
VEB
v
SI
Fi
Ci
1expT
VEB
v
F
SI
F
Fi
Bi
1exp1
1T
VEB
v
FS
IB
iCi
Ei
1expT
VCB
v
SI
Ei
Ri
1exp1
1T
VCB
v
RS
ICi
1exp
TVCB
v
R
SI
R
Ri
Bi
1.4. Tính chất phân cực nghịch của BJT pnp
1.4. Cấu trúc của BJT pnp, biểu thức chung
cho các chế độ phân cực của BJT pnp
1expexpexp
TVCB
v
R
SI
TVCB
v
TVEB
v
SI
Ci
1expexpexp
TVEB
v
F
SI
TVCB
v
TVEB
v
SI
Ei
1exp1exp
TVCB
v
R
SI
TVEB
v
F
SI
Bi
Tính toán các tham số:
Ví dụ 4
Tìm Ic, IE, và IB cho một pnp transistor nếu Is = 10-16 A, VEB =
0.75 V, và VCB = +0.70 V, βF=75, βR=0.40
Tìm Ic = ?mA, IE = ? mA, IB = ?mA
Tính toán các tham số:
Ví dụ 4
1expexpexp
TVCB
v
R
SI
TVCB
v
TVEB
v
SI
Ci
1expexpexp
TVEB
v
F
SI
TVCB
v
TVEB
v
SI
Ei
1exp1exp
TVCB
v
R
SI
TVEB
v
F
SI
Bi
Tìm Ic, IE, và IB cho một pnp transistor nếu Is = 10-16 A, VEB =
0.75 V, và VCB = +0.70 V, βF=75, βR=0.40
Tính toán các tham số:
Ví dụ 4
Đáp Án: Ic = 0.563 mA, IE = 0.938 mA, IB = 0.376 mA
1expexpexp
TVCB
v
R
SI
TVCB
v
TVEB
v
SI
Ci
1expexpexp
TVEB
v
F
SI
TVCB
v
TVEB
v
SI
Ei
1exp1exp
TVCB
v
R
SI
TVEB
v
F
SI
Bi
Tìm Ic, IE, và IB cho một pnp transistor nếu Is = 10-16 A, VEB =
0.75 V, và VCB = +0.70 V, βF=75, βR=0.40
1.5. Phân cực, mạch khuếch đại dùng BJT,
tham số khuếch đại của BJT
Mục đích của việc phân cực cho BJT là thiết lập một điểm làm việc tĩnh
(Q-point) và nhờ vào đó xác định vùng hoạt động ban đầu của transistor.
Đối với một BJT, Q-point được đại diện bởi (IC, VCE) cho npn transistor
hoặc là (IC, VCE) cho pnp transistor.
Q-point điểu khiển giá trị của điện dung khuếch tán, độ dẫn truyền, trở
kháng vào và trở kháng ra
Trong thực tế phân tích mạch, ta thường sử dụng các công thức toán đã
được đơn giản hóa cho mỗi vùng hoạt động và hiệu điện thế Early được
xem là rất lớn
Trong thực tế, hai mạch điện thường được dùng để phân cực BJT là:
– Mạch phân cực 4 điện trở
– Mạch phân cực 2 điện trở
1.5. Phân cực, mạch khuếch đại dùng BJT,
tham số khuếch đại của BJT
Phân tích mạch DC:
– Tìm sơ đồ tương đương dc bằng cách thay thế tất cả các tụ điện bằng
một mạch hở và các cuộn cảm bằng dây dẫn.
– Tìm Q-point của mạch tương đương dc bằng cách sử dụng mô hình
transistor cho tín hiệu lớn.
Phân tích mạch AC:
– Tìm sơ đồ mạch tương đương ac bằng cách thay thế tất cả tụ điện bằng
dây dẫn và cuộn cảm bằng mạch hở, nguồn điện áp một chiều được nối
đất và nguồn dòng một chiều được thay bằng mạch hở.
– Thay thế tất cả các transistor bằng mô hình tín hiệu nhỏ
– Sử dụng mô hình tín hiệu nhỏ cho mạch ac để phân tích các đặc tính của
mạch khuếch đại.
– Tổng hợp các kết quả phân tích trong mạch ac và dc để tìm các điện áp
và dòng điện trong mạch. 22
1.5. Phân cực, mạch khuếch đại dùng BJT,
tham số khuếch đại của BJT
Các tụ liên lạc được sử dụng để đưa
tín hiệu một chiều vào mạch và trích
xuất tín hiệu ở đầu ra mà không làm
ảnh hưởng đến Q-point
Các tụ điện cung cấp một trở kháng
không đáng kể tại các tần số được
quan tâm và làm hở mạch đối với
dòng điện xoay chiều.
C1 và C3 là những tụ liên lạc hoặc là tụ
được dùng để chặn các thành phần một
chiều, dung kháng của chúng rất nhỏ đối
với các tín hiệu lớn.
C2 là tụ lọc nhiễu cao tần, nó cung cấp
một đường rẽ có trở kháng nhỏ để dòng
điện chạy từ cực emitter tới mass, loại
bỏ RE (cần thiết để có một Q-point ổn
định) ra khỏi mạch khi ta tính đến các
tính hiệu xoay chiều.
23
1.5. Mạch tương đương AC và DC của mạch khuếch
đại dùng BJT
Tất cả các tụ điện ở mạch khuếch đại gốc được thay thế bởi mạch hở,
ngắt vI, RI, và R3 ra khỏi mạch.
24
25
1.5. Mạch tương đương AC và DC của mạch khuếch
đại dùng BJT
26
1.5. Mạch tương đương AC và DC của mạch khuếch
đại dùng BJT
27
28
Viết các biểu thức thể hiện vC(t), vE(t), iC(t) và vB(t) dựa trên dạng sóng được
cho trong hình
1.5. Mạch tương đương AC và DC của mạch khuếch
đại dùng BJT
29
1.5. Mạch tương đương AC và DC của mạch khuếch
đại dùng BJT
30
1.5. Mạch tương đương AC và DC của mạch khuếch
đại dùng BJT
kΩ100kΩ3.43
kΩ30kΩ1021
RC
RR
RRB
R
31
1.5. Mạch tương đương AC và DC của mạch khuếch
đại dùng BJT
Mạch khuếch đại AC dùng BJT
BJT được phân cực ở vùng tích cực bởi hiệu điện thế VBE. Q-point được đặt
tại (IC, VCE)=(1.5 mA, 5 V) với IB = 15 A.
Tổng điện áp giữa hai cực base và emitter : be
vBE
VBE
v
Điện áp giữa hai cực collector và emitter:
Ta có đường dẫn điện C
RCi
CEv 10
32
Đặc tuyến mạch khuếch đại dùng BJT
33
8 mV thay đổi ở vBE dẫn đến 5 A sự
thay đổi của iB và 0.5 mA thay đổi ở iC.
0.5 mA thay đổi ở iC dân đến 1.65 V
thay đổi ở vCE .
Nếu sự thay đổi trong các dòng điện
và điện thế hoạt động là đủ nhỏ, thì
dạng sóng của IC và VCE là không
đổi so với tín hiệu vào.
Sự thay đổi nhỏ về điện thế ở cực
base sẽ gây ra sự thay đổi lớn về
điện thế ở cực collector.
Hệ số khuếch đại điện thế:
Dấu âm chỉ ra sự đảo pha 1800 giữa
tín hiệu vào và tín hiệu ra.
2061802060008.0
18065.1
bev
cev
vA
34
Đặc tuyến mạch khuếch đại dùng BJT
35
Ví dụ 5: Hệ số khuếch đại dòng điện CE (F)
của transistor lưỡng cực được định nghĩa
bằng công thức: F = ic/ib
(a) Xác định giá trị F của transistor ở hình
bên.
(b) Dòng thu dc của BJT hoạt động ở vùng
tích cực được cho bởi công thức /Ic =
Is.exp(VBE/VT ).Dựa trên những dữ liệu
được cho của Q-point để tìm dòng bão hòa
ls của transistor ở hình bên.
Ví dụ 5
Ví dụ 5
36
Ví dụ 5:(c) Tỉ số của vbe/ib đại diện
cho trở kháng vào Rin của BJT. Tìm
giá trị của điện trở đó trong hình bên.
(d) BJT có tiếp tục hoạt động trong
vùng tích cực với tất cả điện áp đầu
vào tại cực collector?
Ví dụ 5
37
Đáp án: F = 100; Is = 1.04 x 10~15 A;
Rin = 1.6 k; Có
1.6. Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ của BJT
Sử dụng hệ thống 2 cổng như hình trên,
Các tham số tại các cổng có thể chỉ phần
thay đổi theo thời gia của tổng điện áp và
các dòng điện hoặc là những sự thay đổi
nhỏ bên ngoài giá trị của Q-point.
cev22be
v21ci
cev12be
v11b
i
yy
yy
TVo
CI
BEv
Bi
g
pointQ0cevbev
bi
0
0be
vcev
bi
pointQ
CEv
Bi
rg
TVCI
BEv
Ci
mg
pointQ0cevbev
ci
CEVAVCI
CEv
Ci
og
pointQ0be
vcev
ci
o là hệ số khuếch đại dòng điện CE của BJT.
cevbevci
cevbevbi
ogmg
rgg
F : Hệ số khuếch đại dòng dc; 0 : Hệ số khuếch đại dòng ac. Nhìn chung: F= 0 =
Mô hình tín hiệu nhỏ hybrid-pi
đại diện cho các tần số thấp nội
tại của BJT.
Các tham số tín hiệu nhỏ được
điều khiển bởi Q-point và độc
lập với hình dạng của BJT
Độ hỗ dẫn:
CI
TVC
Iymg 4021
Trở kháng vào:
mg
o
CI
TVo
yr
11
1
Trở kháng ra:
CI
AV
CI
CEV
AV
gyor
0
1
22
1
39
1.6. Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ của BJT
Nguồn dòng phụ thuộc điện áp gmvbe có thể được biến đổi thành nguồn
dòng phụ thuộc dòng điện,
Mối quan hệ ic=ib là hữu dụng trong việc phân giải mạch dc và ac khi
BJT hoạt động trong vùng tích cực.
bicev
bici
bi
bi
bev
bi
bev
oor
o
ormgmg
r
40
1.6. Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ của BJT
int
11
poQCiF
FC
I
Frmgo
o > F với iC < IM, và o < F với iC > IM, tuy nhiên, o và F được xem
như là bằng nhau.
TV
CEV
AV
CI
CEV
AV
TV
CI
ormgf
Tham số khuếch đại được cho bởi
công thức:
Với VCE << VA,
f đại diện cho hệ số khuếch đại điện
thế cực đại mà mỗi BJT có thể cung
cấp và không làm thay đổi điểm làm
việc tĩnh.
AV
TV
AV
f 40
41
1.6. Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ của BJT
Hiệu ứng Early và hiệu điện thế Early
Khi phân cực nghịch trên tiếp nối collector-base tăng lên, độ rộng vùng
hiếm giữa cực thu và cực nền tăng lên, độ rộng cực nền giảm xuống.
Trong thực tế, ở miền hoạt động tích cực thì dòng thu không độc lập với
vCE.
Hiệu ứng Early: khi đặc tính ngõ ra được ngoại suy về điểm iC = 0, các đồ
thị cắt nhau tại một điểm VCE = -VA nằm từ khoảng 15 V đến 150V
(VA : Điện thế Early)
Phương trình rút gọn (bao gồm hiệu ứng Early):
AVCE
v
TVBE
v
SI
Ci 1exp
AVCE
v
FOF1
TVBE
v
FO
SI
Bi exp
Ví dụ 6 và 7
43
• Ví dụ 6: Tính các giá trị của gm, rπ, ro, và μf cho transistor lưỡng cực với βo =
75 và VA = 60 V và Q-point (50 μA, 5 V).
• Đáp án: 2.00 mS, 37.5 kΩ, 1.30 MΩ, 2600
• Ví dụ 7: Tính các giá trị của gm, rπ, ro, và μf cho transistor lưỡng cực với βo =
50 và VA = 75 V và Q-point (250 μA, 15 V).
• Đáp án: 10.0 mS, 5.00 kΩ, 360 kΩ, 3600
1.7. Chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ của BJT
...
3
61
2
211
expexp
TVbe
v
TVbe
v
TVbe
v
CI
TVbe
v
TVBE
V
SIciC
ICi
TVBE
v
SI
Ci exp
...
3
61
2
21
TVbe
v
TVbe
v
TVbe
v
CI
CI
Cici
Vì tính tuyến tính, ic tỉ lệ với vbe V502 mTVbev
bevmg
CI
bev
TVC
I
CI
TVbe
v
CI
Ci
1
Thay đổi trong ic tương ứng với chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ:
200.0025.0
005.0
TVbe
v
bev
CImg
CIci
44
45
mVTVbevTVbev
TVbev
TVbev
TVbev
TVbev
502
2
0]
2
21
1[
2
21
Trong thực tế, ta chọn:
mVTV
bev 510
2 C
C
T
Cbemc ImV
mV
ImV
V
Ivgi 2.05
255
mVTV
bev 5
10
2 CIci 2.0
Vì tính tuyến tính, ic tỉ lệ với vbe
Các yêu cầu hoạt động ở tín hiêu nhỏ
của BJT.
1.7. Chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ của BJT
1.8. Mạch tương đương AC và DC của mạch khuếch đại dùng
MOSFET
Mạch tương đương DC
Mạch tương đương AC
46
Mạch khuếch đại AC dùng MOSFET
MOSFET được phân cực trong vùng tích cực bởi một hiệu điện thế VGS. Q-
point được đặt tại (ID, VDS)=(1.56 mA, 4.8 V) với VGS =3.5 V.
Tổng điện áp giữa hai cực gate và source: gsvGS
VGS
v
1 V p-p thay đổi ở vGS dẫn đến 1.25 mA p-p thay đổi ở iD
và 4 V p-p thay đổi ở vDS. 47
Mạch khuếch đại AC dùng MOSFET
MOSFET được phân cực trong vùng tích cực bởi một hiệu điện thế dc VGS.
Q-point được đặt tại (ID, VDS)=(1.56 mA, 4.8 V) với VGS =3.5 V.
Tổng điện áp giữa hai cực gate và source: gsvGS
VGS
v
1 V p-p thay đổi ở vGS dẫn đến 1.25 mA p-p thay đổi ở iD và 4 V p-p thay đổi ở vDS.
48
49
1.9. Mô hình tín hiệu nhỏ của MOSFET
50
1.9. Mô hình tín hiệu nhỏ của MOSFET
51
1.9. Mô hình tín hiệu nhỏ của MOSFET
• Vì cực gate được cách li khỏi kênh
bởi cổng-trở kháng vào của
transistor là rất lớn.
• Các tham số tín hiệu nhỏ được điều
khiển bởi Q-point.
• Với cùng một điểm hoạt động,
MOSFET có độ hỗ dẫn cao hơn và
trở kháng ra thấp hớn so với BJT.
Độ hỗ dẫn:
DInK
TNV
GSV
DI
mg 2
2
Trở kháng ra:
DI
DI
DSV
or
11
Tham số khuếch đại cho VDS<<1:
D
InK
DI
DSV
ormgf
21
1
52
1.9. Mô hình tín hiệu nhỏ của MOSFET
53
1.9. Mô hình tín hiệu nhỏ của MOSFET
54
For VDS<<1
1.9. Mô hình tín hiệu nhỏ của MOSFET
1.10. Chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ của MOSFET
222
2 gsvTN
VGS
VgsvTN
VGS
VnK
di
DI
Di
2
2
TN
VGS
vnKD
i
Vì tính tuyến tính, id tỉ lệ với vgs
Vì MOSFET có để được phân cực bởi (VGS - VTN) lên đến vài volts, nó
có thể xử lí các giá trị của vgs lớn hơn các giá trị tương ứng của vbe cho
BJT.
Thay đổi trong dòng mán tương ứng với chế độ hoạt động tín hiệu nhỏ:
4.0
2
)(2.0
TNV
GSV
TNV
GSV
gsv
DImg
DIdi
22
2 gsvTN
VGS
VgsvnK
di
for TNV
GSv
DSv
55
TN
VGS
Vgsv 2.0
TNV
GSVgsv 2.0
56
Ví dụ 8: Một MOSFET transistor với Kn = 2.0 mA/V2 và λ = 0 hoạt động
với Q-point (25 mA, 10 V). Tìm giá trị lớn nhất của vgs ở chế độ hoạt động
tín hiệu nhỏ. Nếu một BJT được phân cực ở cùng Q-point, tìm giá trị tương
ứng lớn nhất của vbe
Ví dụ 8
57
Ví dụ 8: Một MOSFET transistor với Kn = 2.0 mA/V2 và λ = 0 hoạt động với
Q-point (25 mA, 10 V). Tìm giá trị lớn nhất của vgs ở chế độ hoạt động tín
hiệu nhỏ. Nếu một BJT được phân cực ở cùng Q-point, tìm giá trị tương ứng
lớn nhất của vbe.
Đáp án: 1 V, 0.005 V
Ví dụ 8
58
Ví dụ 9: a) Tính các giá trị của gm, rπ, ro, và μf cho một MOSFET transistor
với Kn = 1 mA/V2 và λ = 0.02 V-1 hoạt động tại Q-point (250 μA, 5 V) và (5
mA, 10 V). b) Phân tích sơ đồ được cho để tìm giá trị của gm và ro
Ví dụ 9
59
Fig.13.2(b)
Ví dụ 9: a) Tính các giá trị của gm, rπ, ro, và μf cho một MOSFET transistor
với Kn = 1 mA/V2 và λ = 0.02 V-1 hoạt động tại Q-point (250 μA, 5 V) và (5
mA, 10 V). b) Phân tích sơ đồ được cho để tìm giá trị của gm và ro
Ví dụ 9
60
Ví dụ 9: a) Tính các giá trị của gm, rπ, ro, và μf cho một MOSFET
transistor với Kn = 1 mA/V2 và λ = 0.02 V-1 hoạt động tại Q-point (250
μA, 5 V) và (5 mA, 10 V). b) Phân tích sơ đồ được cho để tìm giá trị
của gm và ro
Đáp án: 7.42 x 10-4 S, 220 kΩ, 163;
3.46 x 10-3 S, 12.0 kΩ, 41.5, 1.3 x 10-3 S, ∞
Ví dụ 9
1.11. Mô hình tín hiệu nhỏ của JFET
Vì JFET thường hoạt động với
gate được phân cực ngược,
grSG
IG
I
Đối với tín hiệu nhỏ, điều kiện đầu
vào là:
Hệ số khuếch đại:
PV
GSVgsv 2.0
DIDSS
I
PV
PV
GSV
DSV
ormgf
2
1
2
61
1.11. Các tham số tín hiệu nhỏ của JFET
TV
SGI
GI
GSv
Gi
yr
pointQ
111
)(2
2
2pointQ21
PV
GSV
PVDSS
I
PV
GSV
DI
GSv
Di
ymg
DSV
DI
DSv
Di
y
or
1221
pointQ
DS
v
PVGS
v
DSSI
Di 1
2
1
for PV
GSv
DSv
1exp
TVGS
v
SGI
Gi
62
Dòng mán phụ thuộc vào điện áp ngưỡng và điện
áp ngưỡng phụ thuộc vào vSB.
Back-gate transconductance:
0<η<1 is called back-gate tranconductance
parameter.
Bulk terminal là một diode được phân cực nghịch.
Vì vậy, sự dẫn sẽ không diễn ra từ cực bulk tới các
cực khác.
mgmg
SBvTN
V
TNV
Di
SBv
Di
BSv
Di
mbg
poQ
poQpoQ
)(
int
intint
1.12. Hiệu ứng thân trong MOSFET bốn cực
64
1.12. Hiệu ứng thân trong MOSFET bốn cực
• Trong nhiều mạch điện, đặc biệt là IC, cực bulk và cực source
của MOSFET phải được nối với các điện áp khác nhau để vSB
khác 0. Giá trị này của vSB sẽ làm ảnh hưởng đến đặc tuyến i-v
của MOSFET bằng cách thay đổi điện áp ngưỡng. Hiệu ứng này
được gọi là hiệu ứng thân(Body Effect).
• Ở đây ta cho 2ϕF = 0.6 V.
65
66
Kết thúc chương 1