బదిలీ లక్షణాలు

ట్రాన్సిస్టర్‌లలో బదిలీ లక్షణాలు ఇన్‌పుట్-కంట్రోలింగ్ మాగ్నిట్యూడ్‌కు వ్యతిరేకంగా అవుట్‌పుట్ కరెంట్ యొక్క ప్లాటింగ్‌గా అర్థం చేసుకోవచ్చు, తత్ఫలితంగా గ్రాఫ్‌లో ప్రాతినిధ్యం వహిస్తున్న వక్రంలో ఇన్‌పుట్ నుండి అవుట్‌పుట్‌కు వేరియబుల్స్ యొక్క ప్రత్యక్ష “బదిలీ” ని ప్రదర్శిస్తుంది.

బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ (బిజెటి) కోసం, అవుట్పుట్ కలెక్టర్ ప్రస్తుత ఐసి మరియు కంట్రోల్ ఇన్పుట్ బేస్ కరెంట్ ఐబి పారామితి ద్వారా సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని మాకు తెలుసు బీటా , ఇది విశ్లేషణకు స్థిరంగా ఉంటుందని భావించబడుతుంది.

దిగువ సమీకరణాన్ని సూచిస్తూ, IC మరియు IB ల మధ్య ఉన్న సరళ సంబంధాన్ని మేము కనుగొన్నాము. మేము IB స్థాయి 2x చేస్తే, IC కూడా దామాషా ప్రకారం రెట్టింపు అవుతుంది.



IC మరియు IB మధ్య ఉన్న సరళ సంబంధం

కానీ పాపం, ఈ సౌకర్యవంతమైన సరళ సంబంధం వారి ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ మాగ్నిట్యూడ్లలో JFET లలో సాధించలేకపోవచ్చు. బదులుగా, కాలువ ప్రస్తుత ID మరియు గేట్ వోల్టేజ్ VGS మధ్య సంబంధం నిర్వచించబడింది షాక్లీ యొక్క సమీకరణం :

షాక్లీ యొక్క సమీకరణం

ఇక్కడ, స్క్వేర్డ్ వ్యక్తీకరణ ID మరియు VGS అంతటా నాన్-లీనియర్ ప్రతిస్పందనకు బాధ్యత వహిస్తుంది, ఇది VGS యొక్క పరిమాణం తగ్గినందున, విపరీతంగా పెరుగుతున్న వక్రతకు దారితీస్తుంది.

డిసి విశ్లేషణ కోసం గణిత విధానం అమలు చేయడం సులభం అయినప్పటికీ, గ్రాఫికల్ మార్గానికి పై సమీకరణం యొక్క ప్లాటింగ్ అవసరం కావచ్చు.

ఇది సందేహాస్పదమైన పరికరాన్ని మరియు ఒకేలాంటి వేరియబుల్స్‌కు సంబంధించిన నెట్‌వర్క్ సమీకరణాల ప్లాటింగ్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది.

రెండు వక్రాల ఖండన బిందువును చూడటం ద్వారా మేము పరిష్కారం కనుగొంటాము.

గుర్తుంచుకోండి, మీరు గ్రాఫికల్ పద్ధతిని ఉపయోగించినప్పుడు, పరికరం అమలు చేయబడిన నెట్‌వర్క్ ద్వారా పరికరం యొక్క లక్షణాలు ప్రభావితం కావు.

రెండు వక్రాల మధ్య ఖండన మారినప్పుడు, ఇది నెట్‌వర్క్ సమీకరణాన్ని కూడా మారుస్తుంది, అయితే ఇది పై Eq, 5.3 ద్వారా నిర్వచించబడిన బదిలీ వక్రతపై ప్రభావం చూపదు.

కాబట్టి, సాధారణంగా మనం ఇలా చెప్పగలం:

షాక్లీ యొక్క సమీకరణం ద్వారా నిర్వచించబడిన బదిలీ లక్షణం పరికరం అమలు చేయబడిన నెట్‌వర్క్ ద్వారా ప్రభావితం కాదు.

మేము షాక్లీ యొక్క సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి లేదా అవుట్పుట్ లక్షణాల నుండి బదిలీ వక్రతను పొందవచ్చు Fig.5.10 లో వర్ణించినట్లు

క్రింద ఉన్న చిత్రంలో, మేము రెండు గ్రాఫ్లను చూడవచ్చు. నిలువు వరుస రెండు గ్రాఫ్‌ల కోసం మిల్లియంపేర్‌లను కొలుస్తుంది.

MOSFET కాలువ లక్షణాల నుండి బదిలీ వక్రతను పొందడం

ఒక గ్రాఫ్ డ్రెయిన్ కరెంట్ ఐడిని వర్సెస్ డ్రెయిన్-టు-సోర్స్ వోల్టేజ్ VDS ను ప్లాట్ చేస్తుంది, రెండవ గ్రాఫ్ డ్రెయిన్ కరెంట్ వర్సెస్ గేట్-టు-సోర్స్ వోల్టేజ్ లేదా ID vs VGS ను ప్లాట్ చేస్తుంది.

'Y' అక్షం యొక్క కుడి వైపున చూపబడిన కాలువ లక్షణాల సహాయంతో, మేము VGS = 0 V గా చూపిన వక్రత యొక్క సంతృప్త ప్రాంతం నుండి ID గా చూపబడిన అక్షం వరకు ఒక క్షితిజ సమాంతర రేఖను గీయగలుగుతాము.

రెండు గ్రాఫ్ల కోసం ప్రస్తుత స్థాయిలు IDSS.

ID vs VGS యొక్క వక్రరేఖపై ఖండన పాయింట్ క్రింద ఇవ్వబడుతుంది, ఎందుకంటే నిలువు అక్షం VGS = 0 V గా నిర్వచించబడింది

కాలువ లక్షణాలు ఒక కాలువ అవుట్పుట్ మాగ్నిట్యూడ్ మధ్య మరొక కాలువ అవుట్పుట్ మాగ్నిట్యూడ్తో ఉన్న సంబంధాన్ని చూపుతాయని గమనించండి, ఇందులో రెండు అక్షాలు MOSFET లక్షణాల యొక్క ఒకే ప్రాంతంలో వేరియబుల్స్ ద్వారా వివరించబడతాయి.

అందువల్ల, బదిలీ లక్షణాలను మోస్ఫెట్ డ్రెయిన్ కరెంట్ యొక్క ప్లాట్లు మరియు పరిమాణానికి వ్యతిరేకంగా లేదా ఇన్పుట్ నియంత్రణగా పనిచేసే సిగ్నల్ గా నిర్వచించవచ్చు.

పర్యవసానంగా ఇన్పుట్ / అవుట్పుట్ వేరియబుల్స్ అంతటా ప్రత్యక్ష 'బదిలీ'కి దారితీస్తుంది, అంజీర్ 5.15 యొక్క ఎడమ వైపున వక్రత ఉపయోగించినప్పుడు. ఇది సరళ సంబంధంగా ఉంటే, ID vs VGS యొక్క ప్లాట్లు IDSS మరియు VP అంతటా సరళ రేఖగా ఉండేవి.

ఏది ఏమయినప్పటికీ, కాలువ లక్షణాలపై VGS అడుగు పెట్టడం మధ్య నిలువు అంతరం కారణంగా ఇది ఒక పారాబొలిక్ వక్రతకు దారితీస్తుంది, ఇది VGS ప్రతికూలంగా పెరుగుతున్నందున గణనీయమైన స్థాయిలో తగ్గుతుంది, అంజీర్ 5.15 లో.

మేము VGS = 0 V మరియు VGS = -1V ల మధ్య ఉన్న స్థలాన్ని VS = -3 V మరియు చిటికెడు-ఆఫ్ మధ్య ఉన్న స్థలంతో పోల్చి చూస్తే, వ్యత్యాసం ఒకేలా ఉండాలని మేము చూస్తాము, అయినప్పటికీ ఇది ID విలువకు చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది.

VGS = -1 V వక్రరేఖ నుండి ID యొక్క అక్షం వరకు ఒక క్షితిజ సమాంతర రేఖను గీయడం ద్వారా మరియు తరువాత దానిని ఇతర అక్షానికి విస్తరించడం ద్వారా మేము బదిలీ వక్రంలో మరొక బిందువును గుర్తించగలుగుతాము.

ID = 4.5 mA ఉన్నప్పుడు బదిలీ వక్రరేఖ దిగువ అక్షం వద్ద VGS = - 1V అని గమనించండి.

VGS = 0 V మరియు -1 V వద్ద ID నిర్వచనంలో, ID యొక్క సంతృప్త స్థాయిలు ఉపయోగించబడతాయి, ఓహ్మిక్ ప్రాంతం నిర్లక్ష్యం చేయబడుతుంది.

VGS = -2 V మరియు - 3V తో మరింత ముందుకు వెళుతున్నప్పుడు, మేము బదిలీ కర్వ్ ప్లాట్‌ను పూర్తి చేయగలుగుతాము.

షాక్లీ యొక్క సమీకరణాన్ని ఎలా వర్తించాలి

IDSS మరియు Vp యొక్క విలువలు ఇవ్వబడితే, షాక్లీ యొక్క సమీకరణం (Eq.5.3) ను వర్తింపజేయడం ద్వారా మీరు నేరుగా Fig 5.15 బదిలీ వక్రతను కూడా సాధించవచ్చు.

IDSS మరియు VP స్థాయిలు రెండు అక్షాలకు వక్రరేఖ యొక్క పరిమితులను నిర్వచించాయి మరియు కొన్ని ఇంటర్మీడియట్ పాయింట్ల ప్లాటింగ్ మాత్రమే అవసరం.

యథార్థత షాక్లీ యొక్క సమీకరణం అంజీర్ 5.15 యొక్క బదిలీ వక్రరేఖకు మూలంగా Eq.5.3 ఒక నిర్దిష్ట వేరియబుల్ యొక్క కొన్ని విలక్షణమైన స్థాయిలను పరిశీలించడం ద్వారా మరియు ఇతర వేరియబుల్ యొక్క సంబంధిత స్థాయిని ఈ క్రింది విధంగా గుర్తించడం ద్వారా సంపూర్ణంగా వ్యక్తీకరించవచ్చు:

షాక్లీని పరీక్షిస్తోంది

ఇది Fig.5.15 లో చూపిన ప్లాట్‌తో సరిపోతుంది.

పై లెక్కల్లో VGS మరియు VP లకు ప్రతికూల సంకేతాలు ఎంత జాగ్రత్తగా నిర్వహించబడుతున్నాయో గమనించండి. ఒక్క ప్రతికూల సంకేతాన్ని కూడా కోల్పోవడం పూర్తిగా తప్పు ఫలితానికి దారి తీస్తుంది.

పై చర్చ నుండి చాలా స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, మనకు IDSS మరియు VP విలువలు ఉంటే (వీటిని డేటాషీట్ నుండి సూచించవచ్చు), VGS యొక్క ఏ పరిమాణంలోనైనా మేము ID విలువను త్వరగా నిర్ణయించగలము.

మరోవైపు, ప్రామాణిక బీజగణితం ద్వారా మనం ఇచ్చిన స్థాయి ID కోసం VGS స్థాయికి, ఒక సమీకరణాన్ని (Eq.5.3 ద్వారా) పొందవచ్చు.

పొందడానికి ఇది చాలా సరళంగా పొందవచ్చు:

అంజీర్ 5.15 కు సరిపోయే లక్షణాలను కలిగి ఉన్న మోస్ఫెట్ కోసం 4.5 mA యొక్క కాలువ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేసే VGS స్థాయిని నిర్ణయించడం ద్వారా పై సమీకరణాన్ని ఇప్పుడు ధృవీకరిద్దాం.

ఫలితం Fig.5.15 తో అనుగుణంగా ఉన్నందున సమీకరణాన్ని ధృవీకరిస్తుంది.

సంక్షిప్తలిపి పద్ధతిని ఉపయోగించడం

మేము బదిలీ వక్రతను చాలా తరచుగా ప్లాట్ చేయాల్సిన అవసరం ఉన్నందున, వక్రతను ప్లాట్ చేయడానికి సంక్షిప్తలిపి సాంకేతికతను పొందడం సౌకర్యంగా ఉంటుంది. ఒక కావాల్సిన పద్ధతి ఏమిటంటే, వినియోగదారుడు వక్రతను త్వరగా మరియు సమర్ధవంతంగా ప్లాట్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, ఖచ్చితత్వానికి రాజీ పడకుండా.

మేము పైన నేర్చుకున్న 5.3 సమీకరణం ప్రత్యేకమైన VGS స్థాయిలు ఐడి స్థాయిలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఇవి బదిలీ వక్రతను గీసేటప్పుడు ప్లాట్ పాయింట్లుగా ఉపయోగించుకోవటానికి గుర్తుంచుకోగలవు. మేము VGS ను చిటికెడు-విలువ VP లో 1/2 గా పేర్కొంటే, ఫలిత ID స్థాయిని షాక్లీ యొక్క సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి క్రింది పద్ధతిలో నిర్ణయించవచ్చు:

బదిలీ వక్రతను ప్లాట్ చేసే సంక్షిప్తలిపి పద్ధతి

పైన పేర్కొన్న సమీకరణం VP యొక్క నిర్దిష్ట స్థాయికి సృష్టించబడదని గమనించాలి. VGS = VP / 2 ఉన్నంతవరకు అన్ని VP స్థాయిలకు సమీకరణం ఒక సాధారణ రూపం. గేట్-టు-సోర్స్ వోల్టేజ్ చిటికెడు-ఆఫ్ విలువ కంటే 50% తక్కువ విలువను కలిగి ఉన్నంతవరకు, డ్రెయిన్ కరెంట్ ఎల్లప్పుడూ సంతృప్త స్థాయి IDSS లో 1/4 వ స్థానంలో ఉంటుందని ఈక్వేషన్ ఫలితం సూచిస్తుంది.

Fig.5.15 ప్రకారం VGS = VP / 2 = -4V / 2 = -2V కొరకు ID స్థాయి గమనించండి.

ID = IDSS / 2 ను ఎంచుకుని, దానిని Eq.5.6 లోకి ప్రత్యామ్నాయం చేస్తే మేము ఈ క్రింది ఫలితాలను పొందుతాము:

మరింత నంబర్ పాయింట్లను స్థాపించగలిగినప్పటికీ, పైన పేర్కొన్న విధంగా మరియు క్రింద ఉన్న టేబుల్ 5.1 లో 4 ప్లాట్ పాయింట్లను మాత్రమే ఉపయోగించి బదిలీ వక్రతను గీయడం ద్వారా తగినంత స్థాయి ఖచ్చితత్వాన్ని సాధించవచ్చు.

చాలా సందర్భాల్లో మేము VGS = VP / 2 ను ఉపయోగించి కేవలం ప్లాట్ పాయింట్‌ను ఉపయోగించుకోవచ్చు, అయితే IDSS మరియు VP వద్ద అక్షం ఖండనలు చాలా విశ్లేషణలకు తగినంత నమ్మదగిన వక్రతను ఇస్తాయి.

షాక్లీ యొక్క సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి VGS vs ID


మునుపటి: MOSFET లు - వృద్ధి-రకం, క్షీణత-రకం తర్వాత: మోస్‌ఫెట్ టర్న్-ఆన్ ప్రాసెస్‌ను అర్థం చేసుకోవడం