MOSFET-Schaltungen

MOSFET Das am häufigsten verwendete Gerät mit drei Anschlüssen ist eine Revolution in der Welt der elektronischen Schaltungen. Ohne MOSFET scheint der Entwurf integrierter Schaltungen heutzutage unmöglich.
Diese sind recht klein und ihr ProzessDie Herstellung ist sehr einfach. Die Implementierung von integrierten Schaltungen für analoge und digitale Schaltungen wird aufgrund der Eigenschaften des MOSFET erfolgreich MOSFET-Schaltungen kann auf zwei Arten analysiert werden - großes Signalmodell - Kleinsignalmodell.
Das Großsignalmodell ist nichtlinear. Es wird verwendet, um die De-Werte der Geräteströme und -spannung aufzulösen. Das Kleinsignalmodell kann basierend auf der Linearisierung des Großsignalmodells abgeleitet werden. Der Sperrbereich, der Triodenbereich und der Sättigungsbereich sind die drei MOSFET-Betriebsbereiche. Wenn die Gate-Source-Spannung (V_GS) ist kleiner als die Schwellenspannung (V_tn) befindet sich das Gerät im abgeschnittenen Bereich. Wenn der MOSFET als Verstärker verwendet wird, wird er im Sättigungsbereich betrieben. Es befindet sich in einem Triode- oder Sperrbereich, wenn es als Schalter verwendet wird.

MOSFET-Treiberschaltungen

Um den MOSFETs dabei zu helfen, das Einschalten zu optimieren undAusschaltzeit sind die Treiberschaltungen erforderlich. Wenn der MOSFET relativ lange braucht, um in die Leitung zu gelangen, können wir den Vorteil der Verwendung von MOSFETs nicht nutzen. Dadurch heizt sich der MOSFET auf und das Gerät funktioniert nicht richtig. MOSFET-Treiber können häufig eine Bootstrap-Schaltung verwenden, um Spannungen zu erzeugen, um das Gate auf eine höhere Spannung als die Versorgungsspannung des MOSFET zu treiben.
Praktisch wirkt das Gate des MOSFET wie ein Kondensator für den Treiber, oder der Treiber kann den MOSFET sehr schnell ein- oder ausschalten, indem er das Gate lädt bzw. entlädt.

MOSFET-Schaltkreise

MOSFET arbeitet in drei Bereichen Trio-Region und Sättigungsregion. Wenn sich der MOSFET im Sperrdiodenbereich befindet, kann er als Schalter arbeiten.
MOSFET-Schaltkreise besteht aus zwei Hauptteil-MOSFETs (funktioniert nachTransistor) und den Ein / Aus-Steuerblock. Der MOSFET leitet die Spannungsversorgung an eine bestimmte Last, wenn der Transistor eingeschaltet ist. In den meisten Fällen werden n-Kanal-MOSFETs aus mehreren Gründen gegenüber p-Kanal-MOSFETs bevorzugt.
In einem MOSFET-Schaltkreis befindet sich der Draindirekt an die Eingangsspannung angeschlossen und die Quelle ist an die Last angeschlossen. Um den n-Kanal-MOSFET einzuschalten, muss die Gate-Source-Spannung größer sein als die Schwellenspannung muss größer sein als die Schwellenspannung der Vorrichtung. Für einen p-Kanal-MOSFET muss die Source-Gate-Spannung größer als die Schwellenspannung der Vorrichtung sein. Der MOSFET verhält sich als ein besserer Schalter als der BJT, da in MOS-Schaltern keine Offsetspannung vorhanden ist.

MOSFET-Inverter-Schaltungen

Wechselrichterschaltung ist eine der GrundlagenBausteine im digitalen Schaltungsdesign. Die Inverter können direkt auf das Design von Logikgattern und anderen komplexeren digitalen Schaltungen angewendet werden. Die Übertragungseigenschaften eines idealen Wechselrichters sind unten aufgeführt.

Frühe digitale MOS-Schaltungen wurden mit hergestelltp-MOSFET. Mit den Fortschritten der Mikroelektroniktechnologie kann jedoch die Schwellenspannung von MOS gesteuert werden und eine MOS-Technologie wird dominant, da die Mehrheit von n-MOS führt, dh Elektronen sind doppelt so schnell wie die Löcher, die Majoritätsträger von p-MOS, also die Inverterschaltungen, die ebenfalls n-MOS-Technologie verwenden, bis die CMOS-Technologie eintraf. Hier diskutieren wir drei Arten von MOS-Inverterschaltungen.

N-MOS-Wechselrichter mit ohmscher Last:
Es handelt sich um die einfachsten MOSFET-Inverter-Schaltungen. Sie hat einen Lastwiderstand R und einen n-MOS-Transistor, die wie unten gezeigt zwischen Versorgungsspannung und Masse geschaltet sind.

Wenn V_im ist niedriger als die Schwellenspannung des n-MOSDer Transistor ist ausgeschaltet. Der Kondensator kann auf Versorgungsspannung umgestellt werden und die Ausgangsspannung ist gleich der Versorgungsspannung. Wenn der Eingang größer als die Schwellenspannung des Transistors ist und wir am Ausgang eine Nullspannung haben, besteht der Nachteil darin, dass er die IC-Fertigung für große Bereiche belegt.

Aktiver Last-MOS-Inverter:
Als aktive Last verwenden wir hier n MOS-Transistorenanstelle von Widerstand. Es gibt zwei Arten von Transistoren in dem Schaltkreis-Pull-Down-Transistor, um die Ausgangsspannung auf die niedrigere Versorgungsspannung (normalerweise 0 V) und den Transistor hochzuziehen, um die Ausgangsspannung auf die obere Versorgungsspannung zu ziehen.
In der folgenden Schaltung sehen wir einen Pull-Up- und Pull-Down-MOSFET. Das Gate des Pull-Ups ist mit der Versorgungsspannung kurzgeschlossen, damit es immer eingeschaltet ist.

CMOS-Inverter:
Der CMOS-Inverter ist aus einem n MOS-p MOS-Paar aufgebaut, das sich ein gemeinsames Gate teilt. Ein P-Kanal-Transistor wird als Pull-Up-Transistor verwendet, und ein V-Kanal-Transistor wird als Pull-Down-Transistor verwendet.
CMOS-Wechselrichter

Wann ist V_im ist kleiner als die Schwelle von n MOS, aber der p MOS schaltet ein. Der Kondensator wird somit auf die Versorgungsspannung aufgeladen und wir erhalten eine gleichwertige Versorgung am Ausgang.
Wann ist V_im größer als die Schwelle von n MOS ist, schaltet der n MOS ein, aber der p MOS schaltet aus. Der Kondensator wird somit entladen, um die Spannung zu liefern, und wir erhalten am Ausgang eine Spannung von Null.
Die Vorteile sind CMOS-Inverter-SchaltungenEnergie wird nur während des Schaltvorgangs abgebaut und in der Spannungsübertragungskurve wird ein scharfer Übergang beobachtet. Bei der Herstellung sind jedoch zusätzliche Prozessschritte erforderlich.