场效应晶体管它已经成为最常用的三种终端设备,给电子电路世界带来了一场革命。没有场效应晶体管,设计集成电路现在看起来不可能。
这些都很小,制造过程也很简单。同时实现了模拟电路和数字电路的集成MOSFET的特点,MOSFET电路可以用大信号模型和小信号模型两种方法进行分析。
大信号模型是非线性的。它用于求解器件电流和电压的降值。在对大信号模型进行线性化的基础上,可以得到小信号模型。截止区,三极管区和饱和区这是工作场效应晶体管的三个区域。当门到源电压(VGS.,小于阈值电压(Vtn)时,设备处于切断区。当MOSFET用作放大器时,它工作在饱和区。当用作开关时,它处于三极管或截止区。
MOSFET驱动电路
为了帮助MOSFET最大限度地打开和关闭时间,驱动电路是必需的。如果MOSFET需要相对较长的时间进入和退出传导,那么我们不能利用使用MOSFET的优势。这将导致MOSFET加热,器件将不能正常工作。MOSFET驱动器通常可以使用自举电路来产生电压,以驱动栅极到比MOSFET电源电压更高的电压。
实际上,MOSFET的栅极就像一个电容器或驱动器可以非常迅速地打开或关闭MOSFET,通过分别充电或放电的栅极。
MOSFET开关电路
场效应晶体管在三个区域工作,切断区域三极区域和饱和区域。当MOSFET在切断三极管区域时,它可以作为开关工作。
MOSFET开关电路由两个主要部分组成- MOSFET(按照晶体管工作)和开/关控制块。MOSFET通过电压供应到一个特定的负载时晶体管是。在大多数情况下,N沟道MOSFET优选在P沟道MOSFET上进行几个优点。
在MOSFET开关电路中,漏极直接连接到输入电压,并且源连接到负载。对于打开N沟道MOSFET,源电压的栅极必须大于阈值电压必须大于器件的阈值电压。对于P信道MOSFET,源极限电压必须大于器件的阈值电压。MOSFET表现为更好的交换机以下是因为中不存在偏移电压金属氧化物半导体开关.
MOSFET逆变器电路
逆变电路是数字电路设计中最基本的组成部分之一电源逆变器).该逆变器可直接应用于设计逻辑门以及其他更复杂的数字电路。理想逆变器的传输特性如下图所示。
早期MOS数字电路使用P-MOSFET进行。但随着微电子技术的进步,可以控制MOS的阈值电压,并且MOS技术成为主导,因为大多数人n-MOS,我的电子是比孔,大多数载体的两倍p-MOS,所以逆变器电路也使用N-MOS技术,直到CMOS技术到达。在这里,我们讨论了三种类型的MOS逆变器电路。
电阻负载N-MOS逆变器:
它是最简单的MOSFET逆变电路,它有负载电阻R和n-MOS晶体管串联在电源电压和地之间,如下图所示。
如果V在小于n- MOS晶体管的阈值电压则关断。的电容器可以改变为电源电压,输出电压等于电源电压。当输入大于晶体管的阈值电压并且我们在输出时获得零电压,它的缺点是它占据大面积IC制造。
有源负载MOS逆变器:
这里我们用n个MOS晶体管作为有源负载代替电阻器.电路中有两种晶体管,下拉晶体管将输出电压拉到较低的电源电压(通常是OV),上拉晶体管将输出电压拉到较高的电源电压。
在下面的电路中,我们可以看到一个上拉和下拉的MOSFET。上拉的栅极短路以使其始终处于通电状态。
CMOS反相器:
CMOS逆变器采用N MOS - P MOS对构建,共享公共门。P通道晶体管用作上拉晶体管,并且V通道晶体管用作拉下晶体管。
当V在小于N MOS的阈值,N MOM关闭但P MOS开启。的电容器因此将被充电到电源电压,我们得到等于供应在输出。
当V在大于n MOS开关,n MOS打开,p MOS关闭。因此,电容器将被放电到电源电压,我们得到电压在输出等于零。
优点是CMOS反相电路只在开关事件中耗散功率,在电压转移曲线中我们观察到急剧的转变。但在制造过程中需要额外的工艺步骤。