Relazione MOSFET MIT ilab

[A]

d

i 0.02

0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

v [V]

ds

Figura 3.1: Caratteristi he d'us ita.

1

Caratterizzazione di un mosfet a anale ad a umulo. DLF

n

g r V

4 Conduttanza d'us ita , resistenza e tensione di Early .

d o A

Tramite una funzione personalizzata si rileva la onduttanza per i diversi valori di . Si riporta in un

∂i

g = v

d

d g

∂v

d

4.1a) l'andamento di in funzione di , al olato per . Il tra iato mostra un

gra o (Figura g v v = v = 5 V

d g d 1

andamento lineare: la onduttanza d'u ita aumenta al res ere della orrrente. Tale omportamento è in pieno

a ordo on quanto previsto dai modelli. Infatti:

n o

2

∂ k (V V ) (1 + λv )

− I

∂i gs t ds (4.1)

d

d 2

= = k (V V ) λ =

g = − ·

gs t

d ∂v ∂v V

d d A

. Riprendendo l'equazione 4.1:

Si onsidera ora la resistenza d'us ita 1

r =

o g

d V

1 (4.2)

A

=

r =

o g I

d d

Si attende quindi un andamento iperboli o, de res ente all'aumentare della orrente: la previsione è onfermata

4.1b.

dal gra o

Sia nell'espressione di he in quella di ompare il parametro , he può essere stimato ome l'inverso

g r V

d o A

della retta . Grazie all'elaborazione riportata in gura 4.1a, si ottiene:

della pendenza m g I

−

d d 1

1 (4.3)

= 77.6 V

V = ≃

A m 0, 013

−3

x 10

1.2 10000

y = 0.013*x + 5.1e−06

1 8000

0.8 6000

[S] [Ω]

0.6

d o

g r 4000

0.4 2000

0.2 Andamento rilevato

Linearizzazione

0 0

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

i [A] i [A]

d d

Figura 4.1: Gra i di e .

g r

m o

k V

5 Trans aratteristi a: parametro e tensione di soglia .

th

Si rappresenta in un gra o l'andamento della orrente in funzione della tensione , on . Il

i v v = v = 5 V

d g d 1

transistor risulta quindi in saturazione: la urva dovrebbe seguire l'andamento paraboli o:

( 0 v < V (5.1)

gs th

i =

d 2

k (v V ) (1 + λv ) v V

− ≥

gs th ds gs th

5.1 ompaiono due parametri in ogniti: e .

Nell'equazione k V

th

Figura 5.1a: è la tensione alla quale la orrente essa di essere tras urabile.

Il se ondo viene ri avato dalla i d

Il primo, inve e, può essere dedotto dall'equazione 5.1, invertendo la se onda espressione. Dal momento he

, è possibile tras urare l'eetto Early e ottenere:

λv 1

≪

ds i (5.2)

d

k = 2

(v V )

−

gs th Figura 5.1b rappresenta

Tutte le quantità sono note grazie ai dati sperimentali o a pre endenti onsiderazioni. La

l'andamento di ri avato dall'espressione 5.2. Si rileva:

k (5.3)

2

k 0.08 A/V

≃ 2 Pavia, 9 giugno 2014

Caratterizzazione di un mosfet a anale ad a umulo. DLF

n

0.08 0.09

0.08

0.07 0.07

0.06 0.06 2

∼

k 0.08 A/V

0.05 ] 0.05

2

[A] [A/v

0.04

d 0.04

i k

0.03 0.03

∼

V 2.03V

th

0.02 0.02

0.01 0.01

0 0

1.5 2 2.5 3 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

v [V] i [A]

g d

Figura 5.1: Trans aratteristi a.

g

6 Tras onduttanza .

m

Si riporta la urva della trans onduttanza in funzione di (Figura 6.1a). An ora una volta si

∂i

g = i

d

m d

∂v

g

onsidera la tensione di drain . I modelli mostrano he:

v = v = 5 V

d 1 2i (6.1)

d

g =

m (v V )

−

gs th aumenta an he , provo ando

Si attende quindi una urva on pendenza non ostante, poi hè al res ere di i v

d g

una diminuzione della pendenza. La previsione trova onferma nei dati sperimentali.

permette di al olare in un se ondo modo il parametro . Vale infatti la relazione:

La onos enza di g k

m (6.2)

g = 2k (v V )

−

m gs th

Quindi an he: g (6.3)

m

k = 2 (v V )

−

gs th

Il gra o riportato in Figura 6.1b permette di on ludere , un valore oerente on quanto rilevato

2

k 0.08 A/V

≃

al paragrafo 5.

0.16 0.09

0.08

0.14 0.07

0.12 0.06

0.1 ] 0.05

2

[S] 2

∼

[A/V k 0.08 A/V

0.08

m 0.04

g k

0.06 0.03

0.04 0.02

0.02 0.01

0 0

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

i [A] i [A]

d d

Figura 6.1: Trans onduttanza.

3 Pavia, 9 giugno 2014