ELETTRONICA II Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino Parte A: Transistori in commutazione Lezione n. 3 - A - 3: Transistori MOS in commutazione Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 1-01/11/97
Riferimenti al testo Millman-Grabel Cap. 4: Field Effect Transistor 4.12: the FET as a switch Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 2-01/11/97
Caratteristiche I D,V DS I D zona di saturazione Parametro V GS V DS zona di interdizione Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 3-01/11/97
Transistore MOS in interdizione (OFF) tensione V GS < V TH (in modulo), di conseguenza: canale non formato (o completamente chiuso) corrente di drain I D ~ nulla tensione V DS imposta dal circuito esterno Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 4-01/11/97
Circuito equivalente per MOS OFF V AL INTERDIZIONE R D I D ~ 0 D Interruttore APERTO D Corrente di perdita D G V GS = 0 S V DS = V AL S S I D0 Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 5-01/11/97
Caratteristiche I D,V DS I D zona di saturazione Parametro V GS V DS zona di interdizione Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 6-01/11/97
Transistore MOS in saturazione (ON) tensione V GS > V TH, di conseguenza: corrente di drain I D imposta dal circuito esterno resistenza equivalente tra Drain e Source (R ON ) molto piccola tensione V DS molto bassa (~ nulla) canale completamente formato (aperto) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 7-01/11/97
Circuito equivalente per MOS ON V AL SATURAZIONE R D D I D Interruttore CHIUSO D Resistenza di conduzione D G S V GS > V TH V DS ~ 0 S R ON S Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 8-01/11/97
Da cosa dipende R ON? Funzione dei parametri tecnologici del transistore (diminuisce al crescere della sezione del canale) Ordini di grandezza: MOS interni a circuiti integrati: MOS di interfaccia (I/O pad): MOS, J-FET discreti: MOS, J-FET di potenza: pochi KΩ 20-100 Ω 10-200 Ω 0,1-10 Ω Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 9-01/11/97
Tensione di soglia V TH per J-FET I D I DSS V GS < V P I D = 0 V GS > V P I D > 0 V GS = 0 I D = I DSS V TH = V P V P V GS Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 10-01/11/97
V TH per MOS a formazione di canale I D V GS = 0: I D = 0 V GS < V TH : I D = 0 V GS > V TH : I D > 0 V TH V GS Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 11-01/11/97
V TH per MOS a svuotamento Comportamento simile al J-FET I D V GS < V TH : I D = 0 V GS > V TH : I D > 0 V TH V GS Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 12-01/11/97
Esempio da data sheet 3N163 (p-channel) - Millman, App. B - 5 MOS uso generale (Amplificatore, switch) per V GS = - 20 V ;R ON = 250 Ω (max) BS170 (n-channel) - laboratorio MOS di media potenza (I D = 0,5 A) per V GS = + 10 V; R ON = 5 Ω (max) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 13-01/11/97
Transistori in commutazione - 3 Richiami sulle caratteristiche I D,V DS dei transistori a effetto di campo (MOS, FET) Zona di saturazione e zona di interdizione Parametri inerenti l uso in commutazione Esempio: invertitore logico (riferimento a MOS con formazione di canale) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 14-01/11/97
Esempio 2 Invertitore logico (NMOS) V AL R L V IN = 0: V OUT = V AL G D I D V IN = V AL : V OUT = 0 V IN V GS S V OUT Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 15-01/11/97
V TH per MOS a formazione di canale I D V GS = 0: I D = 0 V GS < V TH : I D = 0 V GS > V TH : I D > 0 V GS V TH V IN = 0 V IN = V AL Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 16-01/11/97
Esempio 2 Invertitore logico (NMOS) V AL R L V IN = 0: V GS < V TH I D = 0: V OUT = V AL D I D G V IN = V AL : V GS > V TH V IN V GS S V OUT V DS = 0: V OUT = 0 Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 17-01/11/97
LABORATORIO Zone di funzionamento di BJT zone di saturazione e interdizione Zone di funzionamento di MOS Comando ON/OFF di lampadina con BJT verifica di V CES e I C (beta forzato) variazione di potenza a parzializzazione Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 18-01/11/97
Esercizio proposto rete di comando per pilotare ON/OFF una lampadina da 12 V, 100 ma comando: ingresso = + 10 V ingresso aperto ON OFF e disponibile un transistore 2N2222 (β > 100) verifica di β e V CE(sat) su catalogo Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 19-01/11/97
Riepilogo Caratteristiche I D,V DS dei transistori a effetto di campo (MOS, FET) Zona di saturazione e zona di interdizione Parametri inerenti l uso in commutazione Esempio: invertitore logico Laboratorio: BJT e MOS in commutazione Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo A - 8 n. 20-01/11/97