Главная  Линейные элементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [ 57 ] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

ходом и-/?вх~10-10 Ом у МДП транзисторов в сравнений с-Rbx ~ 10 Ом у биполярных транзисторов в активном режиме и Рвх-ЮОм в режиме насыщения. Благодаря этому полевые транзисторы, и прежде всего МДП транзисторы, в статических режимах практически не потребляют тока во входных цепях; тем самым обеспечивается возможность построения ключевых элементов с большой нагрузочной способностью. Использование МДП транзисторов с каналами различного типа проводимости позволяет строить переключательные схемы, потребляющие весьма мало энергии.

Отметим также возможность построения однородных структур на полевых транзисторах - они могут выполнять роль и активных и пассивных (нагрузочных) компонентов. Важно указать на значительно более высокую радиационную стойкость полевых транзисторов, чем биполярных. Весьма существенно, что площадь, зани-

н маемая МДП транзистором на поверхности подложки, меньше, чем площадь, занимаемая биполярным транзистором, и это позволяет повысить степень интеграции в ИС на МДП транзисторах.

jj. Вместе с тем необходимо отметить и недостатки полевых транзисторов по сравнению с биполярными; главным из них является относительно невысокое быстродействие; можно также отметить большую величину выходного сопротивления включенного полевого траизпстора.

2.7.3. КЛЮЧИ С ЛИНЕЙНЫМ РЕЗИСТОРОМ В НАГРУЗКЕ

I Простейшая ключевая схема на МДП транзисторе с линейным li резистором R в нагрузке приведена на рис. 2.58а. Входное напря-f жепие принимает по абсолютной величине либо низкое значение L С/вх,либо высокое значение Ui. При Ывх = Свх, причем С/вх < t/no.i I Ii транзистор заперт, ток стока 4 = Ои на выходе имеется высокий I: ПО абсолютной величине уровень напряжения С/вых = -Ее

При Ивх = С/вх И С/вх > I С/пор I транзистор открыт и на выходе , низкий по абсолютной величине уровень напряжения и1ык = т: = - Ec-\-lcR- Соответствующим выбором сопротивления R и напряжения обеспечивается расположение рабочей точки открытого транзистора (точка А на рис. 2.586) в пологой области; при

этом остаточное напряжение «смин 11 Из - С/пор = С/вх -С/пор. Для согласования входных и выходных уровней напряжения

(t/Lix==C/Bx и С/вых==С/вх) достаточно выбрать Е. uL\ и 1«см.ш 1==С/вх, т. е. R = {Ec-\uI\)/Ic, где /с -величина тока стока в пологой области, определяемая по формуле (2.176) или . по характеристике выбранного транзистора. Например, пусть Овх= -2В, C/ix=~6B и пусть выбран МДП транзистор, у которого v=10mkA/B2, С/пор = - 4В. Для согласования высоких



уровней выбираем Ес== 6В (при этом [/вых= - 6В = f/вх); для согласования низких уровней (учитывая, что рабочая точка расположена в пологой области) определяем согласно ф-ле (2.176)

ток 4 = /с = у(/вх -t/nop) = 20 мкА и учитывая «смин = вх, вычисляем 7 = (£е -/вх) с ==200 кОм.

Длительность переключения ключа, как отмечалось выше, определяется в основном временем заряда и разряда эквивалентной


Рис. 2.58

паразитной емкости Со (показанной пунктиром на рис. 2.58с). При запирании МДП транзистора емкость Со заряжается током резистора R и длительность фронта равна:

(2.180)

Обычно это величина порядка десятков или сотен наносекунд. При отпирании МДП транзистора емкость Со разряжается

током «раз = 4 - Ir, где ij - TOK через резистор R; за время tф напряжение «вых I спадает от уровня Ее до уровня Ыс мин I = t/вх . причем

f = 3CoR\\RB

(2.181)

где Reux - выходное сопротивление транзистора. 180



2.7.4. КЛЮЧИ С МДП ТРАНЗИСТОРОМ В НАГРУЗКЕ

Наряду с линейными резисторами роль нагрузки ключа может играть МДП транзистор; более того, в настоящее время во многих ИС отсутствуют другие компоненты, кроме МДП транзисторов.

На рис. 2.59 приведены два варианта ключей, в которых МДП транзисторы Г] используются как управляющие («активные») компоненты, а МДП транзисторы Tj -как нагрузочные компоненты; схема рис. 2.59 характерна для ключей на дискретных МДП транзисторах (подложка соединена с истоком); схема рис. 2.59 характерна для ключей на ИС (подложка заземлена).


Рис. 2.59

Рассмотрим вначале схему рис. 2.59с.

Напряжение смещения на затвор нагрузочного компонента выбирается либо равным напряжению источника питания Ес{Ез = =Ес), либо больще его (Ез>Ес). В первом случае при Ед - Ео Напряжения на стоке относительно истока Ыси и затворе изи (штрихами отмечены величины, относящиеся к нагрузочному компоненту) равны («зц = uj,), вследствие чего нагрузочный МДП трансформатор работает в режиме, соответствующем пологой области своих характеристик; действительно, этот режим наступает уже при «3„ - f/op и тем более при = (т. е. в области, правее пунктирной линии на рис. 2.59в).



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [ 57 ] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0012