FET: FIELD EFFECT TRANZISTORS ALAN ETKİLİ

FET: FIELD EFFECT TRANZISTORS
ALAN ETKİLİ TRANZİSTÖRLER
JFET LERİN DC ANALİZİ
Hafta 9
Prof. Dr. Mehmet Akbaba
Karabük Üniversitesi
Bilgisayar Mühendisliği
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
1
Alan-Etkili Tranzistörler (FET’ler)
Hatırlanacağı üzere tranzistorler (BJT’ler) akım
kontrollü bir devre elemanı idi. BJT lerde küçük beyz
akımı ile büyük kollektör akımı kontrol
edilmektedir.
(IC=β IB
)
Buna karşılık alan etkili tranzistörler (FET’ler) ise
gerilim kontrollü devre elemanıdır. Yani gate (kapı)
bacağına uygulanan gerilim ile drain (akaç) akımı
kontrol edilir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
2
BJT’ler ile FET’ler arasındaki farkları aşağıdaki gibi
sıralayabiliriz.
 BJT’ler akım kontrollü, FET’ler ise gerilim kontrollü
devre elemanıdır.
 BJT’lerin tipik AC gerilim kazancı FET’lere nazaran daha
yüksektir.
 FET’ler BJT’lere nazaran çok yüksek giriş empedansına
sahiptirler. (BJT’de 2 KΩ kadar, FET’lerde yaklaşık 100 M Ω)
 FET’lerin ısı kararlılığı BJT’lere göre daha yüksektir.
 FET’ler boyut olarak BJT’lere göre daha küçüktür. Bu
yüzden tümleşik devrelerde daha kullanışlı olurlar.
 FET'in radyasyon etkisi yoktur ve radyasyondan az
etkilenir
 FET'in BJT’ye göre sakıncası; bant genişliklerinin dar
olması ve çabuk hasar görebilmesidir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
3
Görüldüğü gibi FET’lerin BJT’lere
nazaran üstünlükleri bulunmaktadır. Bu
nedenlerden dolayı bazı uygulamalarda
FET’lerin kullanılması büyük avantaj
sağlamaktadır.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
4
FET’lerin genel olarak üç çeşidi vardır. Bunlar
jonksiyon (eklem) alan-etkili tranzistör (JFET), metaloksit yarıiletken alan-etkili tranzistör (MOSFET) ve
metal yarı iletken alan etkili tranzistör (MESFET) dir.
JONKSİYON (EKLEM VEYA BİRLEŞİM), ALAN ETKİLİ
TRANZİSTÖR (JFET) (JUNCTION FIELD EFFECT
TRANZİSTOR : JFET
JFET’ler, FET’ler içinde ilk akla gelen FET çeşididir. Bu
FET’lerde PN jonksiyonu (birleşimi) kullanıldığı için
Jonksiyon ismini almaktadır. PN jonksiyonu kullanılan
tek FET çeşididir. JFET’leri daha yakından tanımak için
aşağıda yapısı çalışması ve transfer karakteristiği
anlatılmıştır.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
5
JFET’in Yapısı
Jonksiyon alan etkili tranzistor (JFET) Şekil 1’de de
görüldüğü gibi tıpkı BJT’lerde olduğu gibi üç bacağa
sahiptir. Bunlar
 Geyt (Gate) (kapı) (G),
 Dreyn (Drain) (akaç) (D)
 Sörs (Source) (kaynak) (S) olarak adlandırılrlar.
JFET, kanaldan geçen drain akımını kontrol etmek için
gate-source (geyt-sörs) arası ters polarma altında
çalışan bir FET çeşididir. N kanal ve P kanal olmak üzere
iki tipi vardır. Şekil 1(a)’da N kanal JFET’in yapısı
gösterilmektedir. Drain ve source uçları N kanalına bağlı
iken gate ise her iki P bölgesine bağlıdır. Şekil 1(b)’de ise
P kanal JFET’in yapısı gösterilmektedir. Drain ve source
uçları P kanalına bağlı iken gate ise her iki N bölgesine
bağlıdır.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
6
b) Devre şeması
(circuit symbol)
a) Yapı (structure)
Şekil 1.a: n-Kanal JFET’lerin yapısı ve devre şeması
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
7
b) Devre şeması
(circuit symbol)
a) Yapı (structure)
Şekil 1.b: n-Kanal JFET’lerin yapısı ve devre şeması
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
8
Şekil 2’te N kanal ve P kanal JFET’lerin sembolleri
gösterilmektedir. JFET’lerin tipini kapı’da (G, gate)
bulunan okun yönü belirlemektedir. Ok yönü içeriye doğru
ise JFET, N kanallıdır. Ok yönü dışarıya doğru ise JFET, P
kanallıdır.
(a) N kanal JFET
(b) P kanal JFET
Şekil 2.a: JFET sembolleri
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
9
Şekil 2.b: JFET sembolleri
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
10
JFET’in Çalışma Prensibi
Şekil 2’deki şekillerde N kanallı bir JFET’in çalışması
gösterilmiştir. Şekil 3’de N kanal bir JFET’e DC polarma
uygulandığı zaman VDD gerilimi drain-source
polarmasını sağlar ve drain’den source’a doğru drain
akımının akmasını sağlar. VGG gerilimi ise gate-source
arasında ters polarma sağlar. P bölgesi etrafındaki
beyaz alan ters polarmanın etkisiyle meydana gelen
azaltılmış bölgedir. Bu azaltılmış bölge, gate-drain
arasındaki ters polarma, gate-source arasındaki ters
polarmadan daha fazla olduğu için drain ucuna doğru
daha fazla genişler.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
11
Şekil 3a: JFET’in kutuplandırılması (Öngerilimlenmesi), (JFET Biasing)
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
12
Şekil 3.c: VGG azalırsa kanal genişler, kanal direnci
azalır ve drain akımı (ID) artar. (N-Kanal)
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
13
Şekil 3.b: VGG artarsa kanal daralır, kanal direnci artar ve
drain akımı (ID) azalır. (Beyaz alanlar arası)
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
14
JFET Transfer Karakteristiği
BJT tranzistor için çıkış akımı IC ve giriş kontrol akımı IB
iken beta değeri sabittir. Çıkış IC akımı aşağıdaki formül ile
bulunur.
Yukarıdaki eşitlik IC ile IB arasında doğrusal bir ilişki
olduğunu göstermektedir. Mesela beyz akımı iki kat artarsa
kollektör akımı da iki kat artar. BJT tranzistorde giriş ile çıkış
arasında doğrusal bir ilişki olmasına karşın JFET’lerde giriş
kontrol gerilimi ile çıkış akımı arasında doğrusal bir ilişki yoktur.
JFET’lerde giriş kontrol gerilimi ile çıkış drain akımı arasındaki
ilişki Shockley eşitliği olarak bilinen aşağıdaki formül ile
hesaplanır.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
15
(JFET in en önemli
bağıntısı)
Şekil 4, 5, 6, ve 7 VGS geriliminin Pinch-off gerilimi
olan Vpo gerilimi üzerine etkisini göstermektedir.
VDS>Vpo için JFET doyma bölgesinde VDS<Vpo için ise
ohmik bölgede çalışmaktadır. VPO Drain karekteristinin
ohmik bölgeden doyma bölgesine geçtiği VDS geriliminin
değeridir.
Şekil 6 ve 7 VGS değiştikçe ohmik bölge ile aktif bölgenin
sınır gerilimi olan Vpo nun bir parabol üzerinde değiştiğini
göstermektedir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
16
VGS=0
VGS=-1
VDS(V)
a) N-kanal FET in yapısı
b) N-Kanal FET in Drain
(akaç) karekteristiği
Şekil 4: N-Kanal FET için VGS nin Vpo üzerine etkisinin
gösterilimi (Vpo: Pinch-off gerilimi veya delinme gerilimi).
Görüldüğü gibi VGS nin mutlak değeri arttıkça VPO
azalıyor. (VGS=0 V için VPO=4 V, VGS=-1 V için VPO=3 V)
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
17
b) P-Kanal FET in Drain
(akaç) karekteristiği
a) P-Knanal FET in yapısı
Şekil 5: P-kanal FET için VGS nin Vpo üzerine etkisinin
gösterilimi (VGS büyüdükçe VPO nun mutlak değeri
küçülüyor.)
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
18
Şekil 6: IDS-VDS bağıntısı
VP=VPO nun en büyük mutlak değeri
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
19
Şekil 7: IDS-VDS bağıntısı (N-kanal)
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
20
Şekil 8.a ve 18.b de ID ile VGS arasındaki bağıntı olan ve
yukarıdaki denklemle ifade edilen transfer
karekteristiğini göstermektedir. Bu karekteristik JFET in
performans parametrelerinin değerlerinin hesabında
önemli bir yere sahiptir. İleride vereceğimiz örneklerden
bunu göreceğiz.
JFET in parametre değerleri ya grafik yoldan veya
hesap yolu ile belirlenebilir. Bunun nasıl yapılacağını
yine verceğimiz örneklerde göreceğiz.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
21
ID (mA) ID (mA)
10
9
IDSS 8
10
9
8
7
6
5
4
3
2
7
6
5
4
3
2
1
1
0
0
ID = 0mA,
VGS = VP
VGS (V)
4
3
2
1
IDS
VGS = 0V
S
VGS = - 1V
VGS = - 2V
VGS = - 3V
4
8
12
16
VDS (V)
20
VGS = - 4V
Şekil 8.a. N-kanal JFET transfer karakteristiği
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
22
N-kanal
P-kanal
Şekil 8.b.: N-kanal ve P-Kanal JFET transfer karakteristiği
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
23
Şekil 8 de verilen karakteristik eğriye göre;
VGS = 0V iken
ID = IDSS
VGS = VP iken
ID = 0A
Burada IDSS , Şekil 8 den görüldüğü gibi, drain akımının
doyma (saturation) değeridir. Vp ise, yine Şekil 8 den
görüldüğü gibi, VGS gerilimin en büyük genlik değeridir
(en byük |VGS| değeri).
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
24
ÖRNEK:
JFET’in kataloğunda IDSS = 14mA ve VP = -6V
yazmaktadır.
VGS = 0V, VGS = -3 V ve VGS = -4.2 V iken drain akımlarını
bulunuz.
ÇÖZÜM
VGS = 0V iken;
2
 VGS 
 0 
I D  I DSS 1 
  14 1    I DSS .(1)  I DSS  14 mA
  6
 VP 
VGS = -3 V iken;
2
2
 VGS 
  3
I D  I DSS 1 
  14 1 
  3.5 mA
VP 
  6

10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
2
25
VGS = -4.2V iken;
2
 VGS 
  4.2 
I D  I DSS 1 
  14 1 
  1.26 mA
VP 
6 


2
Shockley eşitliği kullanılarak aşağıdaki tablo hazırlanabilir.
10.05.2015
VGS
ID
0
IDSS
0,3VP
IDSS / 2
0,5VP
IDSS / 4
VP
0 mA
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
26
JFET lerin Kutuplandırılması (polarmalanması,
öngerilimlendirilmesi) (JFET Biasing)
BJT lerde olduğu gibi FET lerinde aynı amaçlarla
kutuplandırılması (öngerilimlenmesi) (BIASING)
gerekmektedir. Üç önemli kutuplama yöntemi vardır:
a) Kendinden kutuplandırmalı yöntem (Self biasing)
b) Sabit kutuplandırma yöntemi (fixed biasing)
c) Gerilim bölücü yöntemi ile kutuplandırma (voltage
divider biasing)
Aşağıda bu yöntemleri tek tek ele alıp analiz edeceğiz.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
27
Kendinden Kutuplandırmalı Yöntem
(Self Biasing)
Kendinden kutuplamalı (self biasing) JFET devresi aşağıda
şekil 9 da verilmiştir. Görldüğü gibi devrenin çalışması için tek
bir dc kanağı (VCC) gerekmektedir.
Şekil 9: Kendinden ktuplamalı JFET devresi
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
28
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
29
GRAFİK ÇÖZÜM
10.05.2015
Önce 2 nolu eşitlik kullanılarak
cihazın transfer karekteristiği çizilir.
ID akımına rastgele seçilmiş bir
değer verilir, örneğin:
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
30
ÖRNEK 1: Kendinden kutuplamalı bir n-tipi bir JFET’in
parametreleri aşağıda verilmiştir:
VDD=24 V, IDSS=14 mA, VP=-7 V, RS=1.2 kΩ, RD=4.7 kΩ
a) Grafik yoldan ID ve VGS değerlerini bulun.
b) Hesap yolu ile ID , VGS , VDS, VS, VD, VG değerlerini
bulun.
ÇÖZÜM:
VGS=-RS.ID
ID=IDSS/4=14/4=3.5 mA seçilirse
V =-1.2x3.5=-4.2 V olur. Kapı (gate doğrusu orijinden
geçeceği için bu doğrunun iki noktası biliniyor demektir.
(0, 0) ve (3.5, -4.2) noktalarından geçen doğru bir Şekil 10
da gösterilmiştir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
31
Şekil 10: Kendinden kutuplamalı JFET devresinın
grafiksel çözmü
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
10.05.2015
Akbaba
32
Bu doğru ile
ID=IDSS(1-(VGS/VP))2
bağıntısından elde edilen transfer
Kareteristiğinin kesişme noktası çalışma noktasını
verecektir.
Çalışma noktasının eğri üzerinden okunacak
olan koordinatları IDQ ve VGSQ gerilimini verecektir.
Şekil 8 de görülen sonuç graftan IDQ = 3.05 mA ve
VGSQ =-3.7 V olarak okunabilir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
33
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
34
SABİT KUTUPLANDIRILMIŞ JFET DEVRESI
Sabit kututplandırmalı bir JFET devresinin şeması
aşağıda Şekil 11.a da verilmiştir.
Şekil 11.a : Sabit kututplandırırlmış bir JFET devresinin
şeması
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
35
Şekil 11.b. Sabit kutuplamalı N-kanal JFET’in
DC eşdeğer devresi
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
36
ÖRNEK 2: Sabit kutuplamalı n-tipi bir JFET’in parametreleri
aşağıda verilmiştir:
VDD=20 V, IDSS=10 mA, VP=-7 V, VGG=4 V, RS=1.2 kΩ, RD=3.3 kΩ
a) Hesap yolu ile ID , VGS , VDS, VS, VD, VG değerlerini bulun.
b) Grafik yoldan ID ve VGS değerlerini bulun.
ÇÖZÜM:
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
37
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
38
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
39
ÖRNEK 3: Sabit kutuplamalı p-tipi bir JFET’in parametreleri
aşağıda verilmiştir:
VDD=-20 V, IDSS=10 mA, VP=7 V, VGG=4 V, RS=1.2 kΩ, RD=2.7 kΩ
a) Hesap yolu ile ID , VGS , VDS, VS, VD, VG değerlerini bulun.
b) Grafik yoldan ID ve VGS değerlerini bulun.
ÇÖZÜM:
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
40
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
41
JFET lerin Gerilim Bölücü Yöntemi ile
kutuplandırılması (Voltage divider biasing of JFETs)
12 de
Şekil 12: JFETlerin gerilim bölücü yöntemi ile kutuplandırılması
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
42
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
43
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
44
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
45
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
46
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
47
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
48
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
49
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
50
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
51
EXAMPLE (ÖRNEK)
Şekil 12 te verilen JFET devresınde ID ve VGS değerlerini
bulunuz. VD=7 V
Şekil (Figure) 12
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
52
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
53
ÖRNEK (EXAMPLE)
Şekil 13-a da verilen JFET devresinin transfer
karekteristiği Şeikil 13-b de verilmiştir. Q noktasını
belirleyiniz (Q noktasında ID ve VGS yi bulunuz).
Şekil 13-a
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
54
SOLUTION (ÇÖZÜM)
ID=0 için
(For ID=0) :
VGS=0 için
(For VGS =0):
Yük doğrusu Şekil 13-b de gösterilmiştir ve Q
noktasından ID=1.8 mA ve VGS = -1.8 V bulunur.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
55
Figure 13.bb
Şekil 13.b
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
56
GRAFIK ÇÖZÜM (GRAPHİCAL SOLUTİON)
For ID=0 (ID=0 için):
VGS =0 için (For VGS=0):
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
57
Yük doğrusu üzerinde ikinci bir nokta:
Genelleştirilmiş yük doğrusu Şekil 8-25 üzerinde
gösterilmiştir. Yük doğrusu ile transfer karekteristiğinin
kesişme noktası çalışma noktasını (Q noktasını ) verir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
58
MOSFET
İki tip mosfet vardır:
 Çoğaltan tip (E: Enhancement) E-MOSFET
 Azaltan tip (D: Depletion) D-MOSFET
Çoğaltan Tip Mosfet (E-MOSFET)
Bu tip MOSFET’de sadece çoğaltan mod olmak üzere
bir tane çalışma modu vardır. Azaltan mod MOSFET
yoktur. E-MOSFET’lerde kanal olmaması nedeniyle yapısı
D-MOSFET’lerin yapısından farklıdır. Şekil 15(a)’da kapı
gerilimi uygulanmadığından kanal oluşmamıştır ve alt
katman, SiO2 tabakasına kadar genişlemiştir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
59
(a) Yapısı
(b) İndüklenmiş kanal (VGS > VGS(th))
Şekil 15: E-MOSFET’in yapısı ve çalışması
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
60
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
61
Şekil 15(b)’de kapı gerilimi uygulanmadığıdan dolayı
kanal oluşmuştur ve SiO2 tabakasının alt kısmındaki
kanal ID drain (akaç) akımının akmasına yol
oluşturmuştur.
Kapı (geyt) ile sörs (source) arasına uygulanan VGS
gerilimi artttıkça kanal genişleyecek ve ID akımına
karşı direç azalacağından bu akımın değeride
artacaktır.
Kanalın oluşması için minimum bir VGS değeri vardır ve
bugerilime eşik gerilimi (treshold votage) denir ve bu
gerilim VGS(TH) simgesi kullanılır. Drain akımının (ID )
akması için VGS > VGS(TH) olmalıdır.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
62
Şekil 16’da E-MOSFET’in transfer karakteristiği
görülmektedir. Karakteristik eğride de görüldüğü gibi VGS
değeri VGS(th) eşik geriliminden düşük olduğu zaman drain
akımı sıfırdır. Buradan aşağıdaki eşitlik çıkmaktadır.
I D  k (VGS  VGS(th ) )
k
10.05.2015
2
I D ( on)
(VGS ( on)  VGS (th ) )
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
2
63
E-MOSFET Transfer karekteristiği
Şekil 23
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
64
I D (mA)
I D (mA)
10
10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
VGS  8V
VGS  7V
VGS  6V
VGS  5V
VGS  4V
VGS  3V
1
2
3
4
5
6
7
8
0
6
12
18
VGS (Th )
24
VGS  2V
Şekil 16. N kanal E-MOSFET drain ve transfer
karakteristiği
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
65
VDS (V )
ÖRNEK-20:
Yukarıdaki karakteristiğe göre ID(on) = 10mA, VGS(on) = 8V,
VGS(th) = 2V iken VGS = 4V’a iken drain akımını bulunuz.
ÇÖZÜM
k
I D ( on)
(VGS ( on)
10mA
10mA 10mA
3
2




0
,
278
.
10
A
/
V
 VGS (th ) ) 2 (8V  2V ) 2 (6V ) 2 36V 2
I D  k (VGS  VGS(th ) ) 2  0,278.10 3 (4V  2V ) 2  0,278.10 3 (2V ) 2  1,11mA
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
66
k sabiti katalok bilgilerinde yer alan ID(on) ve buna buna
karşılık gelen VGS(on) değerleri kullanılarak bulunur.
Ayrıca VGS(th) yine katalog bilgilerinde verilmektedir.
Dolatısiyle katalok bilgileri yukarıdaki denklemde
kullanılarak k sabiti aşağıdaki gibi bulunur.
k
10.05.2015
I D ( on)
(VGS ( on)  VGS (th ) )
2
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
67
ÖRNEK:
Bir 2N7002 TİPİ E MSFET in katalok bilgileri
ID(on) =500 mA, ve buna buna karşılık gelen
VGS =10 V tur. VGS(th) =1 V.
VGS =5 V için drain akımını bulunuz.
Çözüm:
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
68
VGS =5 V için
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
69
D (Depletion) MOSFET (D-MOSFET)
D-MOSFET in yapısı, karakteristikleri ve matematiksel
modeli E-MOSFET ten faklıdır. Şekil 17.a ve 17.b de
D-MOSFET in henuz kanal oluşmamış yapısı
görülmektedir. E-MOSFET in aksine gate (geyt, kapı)
tapakasının alt kısmı boydan boya aynı tip
malzemeden, örneğin N-kakanal D-MOSFET te tüm
cihaz boyunca gate tabakasının alt kısmı N-tipi
malzemaden oluşmaktadır.
Kanal dişarıdan yine E-MOSFET in aksine negatif bir
gerilim uygulanarak oluşturulmaktadır. Şekil 17.c kanal
olşmuş durumu göstermaktedir. Bu yapı D-MOSFET in
devre simgesine de yansımaktadır. E ve D tipi
mofetlerin devre simgeleri Şekil 18 de gösterilmiştir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
70
Şekil 17.a: D-MOSFET in henüz kanal oluşmamış yapısı
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
71
Şekil 17.b: D-MOSFET in henüz kanal oluşmamış yapısı
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
72
Şekil 17.c : D-MOSFET in kanal oluşmuş yapısı
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
73
N-kanal E-MOSFET
N-kanal D-MOSFET
P-kanal E-MOSFET
N-kanal D-MOSFET
Şekil 18. E-MOSFET ve D-MOSFET devre simgelerinin
karşılaştırılması
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
74
D-MOSFET in matematiksel analizi tamamen JFET ile
aynıdır. Bu tipte eşik gerilimi yoktur, bunun yerine
drain akımının (ID) sıfıra düştüğü bir VGS gerilimi vardır
(VGS geriliminin mutlak değer olarak en büyük değeri)
ve bu gerilim JFET te olduğu gibi VP ile gösterilir.
JFET te olduğu gibi D-MOSFET in drain karekteristiği
aşağıdaki bağıntı ile ifade edilir:
D-MOSFET in analizi
tamamen JFET analizi
gibidir. Bu nedenle
analiz tekrarlanmayacaktir.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
75
Şekil 19 : D MOSFET
CHARACTERISTICS
b) P-kanal
a) N-kanal
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
76
E-MOSFET lerin KUTUPLANDIRILMASI
(BIASING E-MOSFETs)
E-MOSFET lerde VGS>VGS(th) oduğundan 0 biasing
kullanılmaz. Bu nedenle yukrıdaki şekilde gösterilen 2 tip
Biasing (polarma) kullanılır:
- Voltage divider (gerilim bölücü) biasing (kutuplama)
- Drain feedbak (Drain geri besleme) biasing (kutplama).
- Voltage divider (gerilim bölücü) biasing
(kutuplama)
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M. Akbaba
77
Şekil 20
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
78
ÖRNEK: Katalok değerleri:
Drain akımını bulunuz
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
79
Şimdi VGS=3.13 V için ID yi
hesaplayalım:
Son olarak VDS yi hesaplayalım:
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
80
Aşagğidaki devrede VGS=8.5 V ve VGS(th)=3 V. Drain
akımını bulunuz.
Şekil 21
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
81
Çözüm: Bu devre düzeninde:
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
82
D-MOSFET lerin KUTUPLANDIRILMASI (BIASING)
Şekil 22
Gate (kapı) akımı sıfır olduğundan RG nin üzerinde hiçbir
gerilim düşmü olmaz. Bu nedenle doğru akım eşdeğer
devresinde bu direnç gözardı edilir. RG direnci ac de
toprağa kaçak akım akmaması için kullanılır.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
83
VGS=0 olduğundan ID=IDSS ve;
ÖRNEK: IDSS=12 mA
Ve VGS(of)=VP =-8 V.
Drain akımını bulunuz.
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
84
Çözüm:
10.05.2015
BLM224 ELEKTRONİK Prof. M.
Akbaba
85