Karakteristik Transfer

Dalam transistor karakteristik transfer dapat dipahami sebagai plot arus keluaran terhadap besaran pengontrol masukan, yang akibatnya menunjukkan 'transfer' langsung variabel dari masukan ke keluaran dalam kurva yang ditunjukkan dalam grafik.

Kita tahu bahwa untuk transistor pertemuan bipolar (BJT), arus kolektor keluaran IC dan arus basis masukan kontrol IB terkait dengan parameter. beta , yang dianggap konstan untuk sebuah analisis.

Mengacu pada persamaan di bawah ini, kami menemukan hubungan linier yang ada antara IC dan IB. Jika kita menjadikan IB level 2x, maka IC juga berlipat ganda secara proporsional.

Namun sayangnya, hubungan linier yang nyaman ini mungkin tidak dapat dicapai di JFET di seluruh besaran input dan outputnya. Sebaliknya, hubungan antara ID arus drain dan tegangan gerbang VGS ditentukan oleh Persamaan Shockley :

Di sini, ekspresi kuadrat menjadi bertanggung jawab atas respons non-linier di seluruh ID dan VGS, yang menimbulkan kurva yang tumbuh secara eksponensial, karena besaran VGS berkurang.

Meskipun pendekatan matematis akan lebih mudah diterapkan untuk analisis dc, cara grafis mungkin memerlukan plot dari persamaan di atas.

Ini dapat menyajikan perangkat yang dimaksud dan plot dari persamaan jaringan yang berkaitan dengan variabel identik.

Kami menemukan solusi dengan melihat titik perpotongan kedua kurva.

Ingat, ketika Anda menggunakan metode grafis, karakteristik perangkat tetap tidak terpengaruh oleh jaringan tempat perangkat diimplementasikan.

Karena perpotongan antara dua kurva berubah, itu juga mengubah persamaan jaringan, tetapi ini tidak berpengaruh pada kurva transfer yang ditentukan oleh Persamaan 5.3 di atas.

Oleh karena itu, secara umum dapat dikatakan bahwa:

Karakteristik transfer yang ditentukan oleh Shockley's Equation tidak dipengaruhi oleh jaringan tempat perangkat diimplementasikan.

Kita bisa mendapatkan kurva transfer menggunakan persamaan Shockley, atau dari karakteristik keluarannya seperti yang digambarkan pada Gbr.5.10

Pada gambar di bawah ini, kita dapat melihat dua grafik. Garis vertikal mengukur miliampere untuk dua grafik.

Satu grafik memplot ID arus drain versus tegangan drain-to-source VDS, grafik kedua memplot arus drain versus tegangan gerbang-ke-sumber atau ID vs VGS.

Dengan bantuan karakteristik drain yang ditunjukkan di sisi kanan sumbu 'y', kita dapat menggambar garis horizontal mulai dari wilayah saturasi kurva yang ditunjukkan sebagai VGS = 0 V hingga sumbu yang ditunjukkan sebagai ID.

Level saat ini yang dicapai untuk dua grafik adalah IDSS.

Titik perpotongan pada kurva ID vs VGS akan seperti yang diberikan di bawah ini, karena sumbu vertikal didefinisikan sebagai VGS = 0 V

Perlu diketahui bahwa karakteristik drain menunjukkan hubungan antara besaran keluaran drain dengan besaran keluaran drain lainnya, dimana kedua sumbu tersebut diinterpretasikan oleh variabel pada region yang sama dengan karakteristik MOSFET.

Dengan demikian, karakteristik transfer dapat didefinisikan sebagai plot arus drain MOSFET versus kuantitas atau sinyal yang bertindak sebagai kontrol input.

Akibatnya, ini menghasilkan 'transfer' langsung melintasi variabel input / output, ketika kurva digunakan di sebelah kiri Gambar 5.15. Jika itu adalah hubungan linier, plot ID vs VGS akan menjadi garis lurus melintasi IDSS dan VP.

Namun, ini menghasilkan kurva parabola karena jarak vertikal antara VGS yang melangkahi karakteristik drain, yang menurun ke tingkat yang cukup besar karena VGS semakin negatif, pada Gambar 5.15.

Jika kita membandingkan jarak antara VGS = 0 V dan VGS = -1V dengan antara VS = -3 V dan pinch-off, kita melihat bahwa perbedaannya identik, meskipun sangat berbeda untuk nilai ID.

Kita dapat mengidentifikasi titik lain pada kurva transfer dengan menggambar garis horizontal dari kurva VGS = -1 V hingga sumbu ID dan selanjutnya memperluasnya ke sumbu lainnya.

Amati bahwa VGS = - 1V pada sumbu bawah kurva transfer ketika ID = 4,5 mA.

Perhatikan juga bahwa, dalam definisi ID di VGS = 0 V dan -1 V, tingkat saturasi ID digunakan, sedangkan wilayah ohmik diabaikan.

Bergerak lebih jauh ke depan, dengan VGS = -2 V dan - 3V, kami dapat menyelesaikan plot kurva transfer.

Bagaimana Menerapkan Persamaan Shockley

Anda juga dapat langsung mencapai kurva transfer Gambar 5.15 dengan menerapkan Persamaan Shockley (Persamaan.5.3), asalkan nilai IDSS dan Vp diberikan.

Level IDSS dan VP menentukan batas kurva untuk dua sumbu, dan hanya memerlukan plot beberapa titik perantara.

Keaslian file Persamaan Shockley Persamaan.5.3 sebagai sumber kurva transfer pada Gambar 5.15 dapat diekspresikan secara sempurna dengan memeriksa tingkat perbedaan tertentu dari variabel tertentu dan kemudian mengidentifikasi tingkat yang sesuai dari variabel lain, dengan cara berikut:

Ini cocok dengan plot yang ditunjukkan pada Gambar 5.15.

Amati seberapa cermat tanda-tanda negatif untuk VGS dan VP dikelola dalam perhitungan di atas. Kehilangan satu tanda negatif pun dapat menyebabkan hasil yang sangat keliru.

Cukup jelas dari pembahasan di atas, bahwa jika kita memiliki nilai IDSS dan VP (yang dapat dirujuk dari lembar data), kita dapat dengan cepat menentukan nilai ID untuk berapa pun besarnya VGS.

Di sisi lain, melalui Aljabar standar kita dapat memperoleh persamaan (melalui Persamaan 5.3), untuk tingkat VGS yang dihasilkan untuk tingkat ID tertentu.

Ini bisa diturunkan secara sederhana, untuk mendapatkan:

Sekarang mari kita verifikasi persamaan di atas dengan menentukan level VGS yang menghasilkan arus drain 4,5 mA untuk MOSFET yang memiliki karakteristik sesuai Gambar 5.15.

Hasilnya memverifikasi persamaan karena sesuai dengan Gambar 5.15.

Menggunakan Metode Singkatan

Karena kita perlu memplot kurva transfer cukup sering, mungkin akan lebih mudah jika kita mendapatkan teknik singkatan untuk memplot kurva. Metode yang diinginkan adalah yang memungkinkan pengguna untuk memplot kurva dengan cepat dan efisien, tanpa mengorbankan keakuratan.

Persamaan 5.3 yang kita pelajari di atas dirancang sedemikian rupa sehingga level VGS tertentu menghasilkan level ID yang dapat diingat untuk digunakan sebagai titik plot saat menggambar kurva transfer. Jika kita menentukan VGS sebagai 1/2 dari nilai pinch-off VP, level ID yang dihasilkan dapat ditentukan menggunakan persamaan Shockley dengan cara berikut:

Perlu dicatat bahwa persamaan di atas tidak dibuat untuk level VP tertentu. Persamaan tersebut adalah bentuk umum untuk semua level VP selama VGS = VP / 2. Hasil persamaan menunjukkan bahwa arus drain akan selalu 1/4 dari level saturasi IDSS selama tegangan gate-to-source memiliki nilai 50% lebih kecil dari nilai pinch-off.

Harap dicatat bahwa level ID untuk VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V sesuai Gambar 5.15

Memilih ID = IDSS / 2 dan menggantinya ke Persamaan.5.6 kita mendapatkan hasil sebagai berikut:

Meskipun titik angka lebih lanjut dapat ditetapkan, tingkat akurasi yang memadai dapat dicapai dengan menggambar kurva transfer hanya dengan menggunakan 4 titik plot, seperti yang diidentifikasi di atas dan juga pada Tabel 5.1 di bawah.

Dalam kebanyakan kasus, kita dapat menggunakan hanya titik plot menggunakan VGS = VP / 2, sedangkan perpotongan sumbu di IDSS dan VP akan memberi kita kurva yang cukup andal untuk sebagian besar analisis.