0.5 Transitor trường ứng (field effect transitor)  (Page 7/8)

Sự thay đổi dòng điện thoát iD(t) sẽ làm thay đổi hiệu số điện thế giữa cực thoát và cực nguồn.

Ta có vDS(t) = VDD – iD(t).RD. Khi iD(t) có trị số tối đa, thì vDS(t) có trị số tối thiểu và ngược lại. Điều này có nghĩa là sự thay đổi của vDS(t) ngược chiều với sự thay đổi của dòng iD(t) tức ngược chiều với sự thay đổi của hiệu thế ngõ vào vGS(t), người ta bảo điện thế ngõ ra ngược pha - lệch pha 180o so với điện thế tín hiệu ngõ vào.

Người ta định nghĩa độ lợi của mạch khuếch đại là tỉ số đỉnh đối đỉnh của hiệu thế tín hiệu ngõ ra và trị số đỉnh đối đỉnh của hiệu thế tín hiệu ngõ vào:

$A_V=\frac{v_o(t)}{v_S(t)}$

Trong trường hợp của thí dụ trên:

$A_V=\frac{v_o(t)}{v_S(t)}=\frac{\mathrm{0,}\text{0574}{V}_{P-P}⟨-{\text{180}}^o}{\mathrm{0,}\text{02}{V}_{P-P}}$

AV=2,87 -180o

Người ta dùng dấu - để biểu diễn độ lệch pha 180o

VGS0ID(mA)Q-1V-1,01V-0.99VVGS(off)12,285mA12,215mARD = 820v0(t) = vds(t)VDD = +20ViD(t)C2vDS(t)vS(t)t0,01V-0,01V0t0-0,99V-1,01V-1vGS(t)t012,285iD(t) (mA)12,21512,250t09,9837vDS(t) (V)9,92639,9550v0(t)t0,0287V-0,0287V0Hình 38

* Mạch tương đương của FET với tín hiệu nhỏ:

igvgsvdsidHình 39Người ta có thể coi FET như một tứ cực có dòng điện và điện thế ngõ vào là vgs và ig. Dòng điện và điện thế ngõ ra là vds và id

Do dòng ig rất nhỏ nên FET có tổng trở ngõ vào là:

$r_{\pi }=\frac{v_{\text{gs}}}{i_g}$ rất lớn

Dòng thoát id là một hàm số theo vgs và vds. Với tín hiệu nhỏ (dòng điện và điện thế chỉ biến thiên quanh điểm điều hành), ta sẽ có:

$\begin{array}{}{i}_D=\frac{\partial i_D}{\partial v_{\text{GS}}}\\ \begin{array}{}\mid v_{\text{gs}}\\ {\mid }_Q\end{array}+\frac{\partial i_D}{\partial v_{\text{DS}}}\begin{array}{}\mid v_{\text{DS}}\\ {\mid }_Q\end{array}\end{array}$

Người ta đặt:

$\begin{array}{}{g}_m=\frac{\partial i_D}{\partial v_{\text{GS}}}\\ \begin{array}{}\mid \\ {\mid }_Q\end{array}\end{array}$ và $\begin{array}{}\frac{1}{r_o}=\frac{\partial i_D}{\partial v_{\text{DS}}}\\ \begin{array}{}\mid \\ {\mid }_Q\end{array}\end{array}$

Ta có: $i_d=g_m{v}_{\text{gs}}+\frac{1}{r_o}{v}_{\text{ds}}(\text{coù theå ñaët}\frac{1}{r_o}=g_o)$

vgs = r.ig

vgsGDSrgmvgsr0vdsidHình 40Các phương trình này được diễn tả bằng giản đồ sau đây gọi là mạch tương đương xoay chiều của FET.

vgsGDSgmvgsr0vdsidHình 41Riêng đối với E-MOSFET, do tổng trở vào r rất lớn, nên trong mạch tương đương người ta có thể bỏ r

Điện dẫn truyền (transconductance) của jfet và demosfet.

Cũng tương tự như ở BJT, một cách tổng quát người ta định nghĩa điện dẫn truyền của FET là tỉ số: $g_m=\frac{i_d(t)}{v_{\text{gs}}(t)}$

QVGS (volt)ID(mA)VGSIDVGS(off)IDSS

Về mặt toán học, từ phương trình truyền:

$I_D=I_{\text{DSS}}{\left[1-\frac{V_{\text{GS}}}{V_{\text{GS}(\text{off})}}\right]}^2$

Ta suy ra: $g_m=\frac{{\text{dI}}_D}{{\text{dV}}_{\text{GS}}}=I_{\text{DSS}}{\left[1-\frac{V_{\text{GS}}}{V_{\text{GS}(\text{off})}}\right]}^2$

$g_m=-\frac{{\mathrm{2I}}_{\text{DSS}}}{V_{\text{GS}(\text{off})}}=\left[1-\frac{V_{\text{GS}}}{V_{\text{GS}(\text{off})}}\right]$

Trị số của gm khi VGS = 0volt (tức khi ID=IDSS) được gọi là gmo.

Vậy: $g_{\text{mo}}=-\frac{{\mathrm{2I}}_{\text{DSS}}}{V_{\text{GS}(\text{off})}}$

Từ đó ta thấy: $g_m=g_{\text{mo}}\left[1-\frac{V_{\text{GS}}}{V_{\text{GS}(\text{off})}}\right]$

Trong đó: gm: là điện dẫn truyền của JFET hay DE-MOSFET với tín hiệu nhỏ

gmo: là gm khi VGS= 0V

VGS: Điện thế phân cực cổng - nguồn

VGS(off): Điện thế phân cực cổng - nguồn làm JFET hay DE-MOSFET ngưng.

Ngoài ra từ công thức: $I_D=I_{\text{DSS}}{\left[1-\frac{V_{\text{GS}}}{V_{\text{GS}(\text{off})}}\right]}^2$ Ta suy ra: $\sqrt{\frac{I_D}{I_{\text{DSS}}}}=\left[1-\frac{V_{\text{GS}}}{V_{\text{GS}(\text{off})}}\right]$

Vậy: $g_m=g_{\text{mo}}\sqrt{\frac{I_D}{I_{\text{DSS}}}}$

Phương trình trên cho ta thấy sự liên hệ giữa điện dẫn truyền gm với dòng điện thoát ID tại điểm điều hành Q. gmo được xác định từ các thông số IDSS và VGS(off) do nhà sản xuất cung cấp.

Điện dẫn truyền của e-mosfet.

Do công thức tính dòng điện thoát ID theo VGS của E-MOSFET khác với JFET và DE-MOSFET nên điện dẫn truyền của nó cũng khác.