Запорожец  Издания 

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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

увеличении Vus уменьшается скорость роста стокового тока dlDs/(Voa, которой определяется наклон характеристики.

Когда Vds достигает значения Vs = Vgs ~ Vu напряжение на оксидном слое затвора стокового конца канала будет равно Vgd = Vgs - Vds = Vt- Дальнейшее увеличение Vos вызовет падение Vqo ниже порогового напряжения Vt, и канал «сомкнётся» до очень небольшого промежутка на стоковом конце.

Рис. 3.19. Источник тока на МОП-транзнсторе.

Это приведет к выравниванию или насыщению стокового тока при значении, определяемом формулой Is = К {Vqs - VtY- В этом соотношении К = (iiCox/2) {WjL), где \i - подвижность носителей в канале поверхностного инверсионного слоя. Сох - емкость на единицу площади МОП-конденсатора оксидного слоя затвора и W/L - отношение ширины канала к его длине.

В области «насыщения» стоковый ток растет, но очень медленно с ростом стокового напряжения. Наклон кривой зависимости Ids от Vds в области насыщения определяет динамическую проводимость между стоком и истоком gds- Эта динамическая проводимость прямо пропорциональна стоковому току и может быть аппроксимирована выражением gds = Ids/Va, где V - параметр транзистора с размерностью напряжения, аналогичный начальному напряжению для биполярного транзистора. Обратная величина 1/Va имеет смысл коэффициента модуляции длины канала и аналогична коэффициенту модуляции ширины базы биполярного транзистора (см. приложение Б). Параметр V Для МОП-транзистора лежит примерно в том же диапазоне значений, что и начальное напряжение для биполярных транзисторов, - как правило, от 30 до 150 В.

Существует много схем источников тока на МОП-транзи-торах, похожих на схемы источников на биполярных



транзисторах, рассмотренных выше. Простой пример - схема на рис. 3.19, использующая токовое зеркало на МОП-транзнсторе. Для тока /j имеем /j = (У+ - V~ - Vas)/Ri, Если транзисторы Qi и согласованы, то 4 = Л, причем должно выполняться условие, что транзистор работает в области насыщения. Это условие удовлетворяется

Рнс. 3.20. Составной источник тока на МОП-траизисторах,

при Vos i> Vas - Vt,

диапазона линейного

откуда определяется нижняя граница изменения напряжения. Например, если Vt == +2 В, Vos = +4 В и У" = -10 В, то для работы в области насыщения должно выполняться неравенство Vs 2 >- +2 В и диапазон линейного изменения напряжения начинается с -8 В.

Относительное изменение выходного тока Iq при изменении выходного напряжения Vq определяется формулой (1 о) X X dloldVo = (I 0) go- Поскольку go = gds = Ids -JVa = = Iq/Va, эта формула преобразуется к виду (]/1о) dfo/dVo = 1/Va. При Уд = 50 В это дает (1 о) dIo/dVo = 1/50 В = = 0,02/В = 2 %/В.

Если транзисторы Q2 и идентичны, за исключением ширины каналов, то отношение токов должно подчиняться равенству /2 1 = 12/11, где Wi ш W2 - ширина каналов. Это ассоциируется со схемой токового зеркала на биполярном транзисторе.



где подбираются активные площади транзистора А, и чтобы выполнялось равенство /а/А = AJAi.

Другой пример источника тока на МОП-транзисторах - составной источник тока, показанный на рис. 3.20. Это по существу схема 3.11, в которой биполярные транзисторы заменены МОП-транзисторами. Главное преимущество этого источника по сравнению с предыдущей более простой схемой заключается в существенно более низкой динамической выходной проводимости и, следовательно, в значительно более качественной стабилизации тока. Это, однако, происходит за счет некоторого уменьшения диапазона линейного изменения напряжения.

Динамическая выходная проводимость определяется равенством go = gdsi/(l + g/sisi), где Zsi = l/gds2 (см. приложение Б). Поскольку gdsi = gasi = /о/д ng/i = 2К {Vqs - Vf)== = 2/o/(Vgs - Vt), имеем g/sisi = gjsjgds2 = [2/o/{Ves -

- Vf)l Va/Io = 2Уа/{Уо8 - Vt). Для go в этом случае имеем go = dIo/dVo = (/о/д)/[1 + 2VJ{Vos - Vt)]. Относительное изменение /о при изменении напряжения Vo, или нестабильность по току, имеет вид

(1 0) dlo J0 UVa (о соч

dVo lo l+2VA/(VGS-Vt) •

в качестве типичных возьмем для примера значения Vqs -

- = 2 В и Уд = 50 В. Нестабильность по току при этом равна

(l o)rf/o .. 1/50 В 1/50 В о р. п./о (о кг,.

Жо ~ 1+2x50 В/2 В - 1+50 -0-04/о/В. (З.бЗ)

Таким образом, эта схема дает существенное улучшение по сравнению с нестабильностью по току 2 %/В для предыдущей схемы источника тока на МОП-транзисторах. При уровне выходного тока /о = 100 мкА соответствующее значение выходной проводимости составит go = ЮО мкА/2500 В = 40 нСм.

Определим нижнюю границу диапазона линейного изменения напряжения. Снова используем значения Vqs - Vt - +2 В и ]/( = +2 в и положим V~ = -10 В. Тогда получим

Voi = Vo2 - у- 4- Vos2 = -10В + 4В= - 6В, (3.54)

Vei = Vds = Vos = + Vgsb = -6В + 4В = -2В. (3.55)

Для Qi в области насыщения Vooi = Voi - Voi < У* = +2 В. Поскольку Voi = -2 В, Vo = Vdi > -4 В, и диапазон линейного изменения напряжения будет начинаться с -4 В.

3.1.11. Источник тока на МОП-транзисторах, слабо зависящий от напряжения питания. На рис. 3.21 показан источник тока, который вырабатывает выходной ток, слабо зависящий от апряжения питания. Выходной ток /о определяется формулой



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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193