การไบอัส FET


สมการพื้นฐานที่สำคัญ

IG = 0 A

และ

  ID  =  IS

ความสัมพันธ์ระหว่างค่าต่างๆของJFET และ              D-MOSFET มีดังนี้

                 ID = IDSS [1- ]2

สมการของ     E-MOSFET มีดังนี้

                    

                 K =  

การไบอัสแบบคงที่ (Fixed-Bias Configuration)

ตัวอย่าง จากวงจรตามรูปจงหาค่า

     (a.) VGSQ

       (b.) ID

       (C.) VD

 

 

วิธีทำ

(a.)         VGSQ  = -VGG  = -2V

(b.)           ID    = IDSS [1 -      ]2

                 = 10mA [1-       ]2

                  =  5.625mA

(c.)   VD     =  VDS

              = VDD – IDRD

              = 16V - (5.625mA)(2k)

              = 4.75V

 

 

 

 

 

 

 

การไบอัสภายในตัวเอง (Self-Bias Configuration)

ตัวอย่าง จากวงจรตามรูปจงหาค่า

       (a.) VGSQ

       (b.) IDQ

       (C.) Vs

      (d.) VDS

      (e.) VD

 

วิธีทำ

กำหนดจุดเพื่อเขียนกราฟถ่ายโอน

       โดยกำหนดให้ VGS = Vp/2 = - 3 V

                           ID = IDSS/4 = 8mA/4mA = 2 mA

ลำดับต่อไปเขียนเส้นไบอัส

                               จาก VGS = -IDRS

ถ้ากำหนดให้ ID = 4 mA  (ID อยู่ในช่วงของ 0 - IDSS)

          VGS = IDRS  = -(4mA)(1k)

                            = -4V

(a.) จากกราฟที่จุด Q   VGSQ    =  - 2.6V

(b.) จากกราฟที่จุด Q   IDQ     =   2.6mA

(c.)      Vs  = IDRS =   (2.6mA)(1k)

              =  2.6 V

(d.) VDS    =  VDD – ID(RD+RS)

              =  20  V – (2.6mA)(1K+3.3K)

              =  8.82  V

(e.) VD    = VDD – ID(RS)

              =  20  V – (2.6mA)(3.3K)

              =  11.42 V

     การไบอัสแบบเบ่งแรงดัน (Voltage Divider Configuration)

ตัวอย่าง จากวงจรตามรูปจงหาค่า

       (a.) VGSQ

       (b.) IDQ

       (C.) Vs

      (d.) VDS

      (e.) VD

วิธีทำ

กำหนดจุดเพื่อเขียนกราฟถ่ายโอน

       โดยกำหนดให้ VGS = Vp/2 = - 2 V

                           ID = IDSS/4 = 8mA/4mA = 2 mA


    ลำดับต่อไปเขียนเส้นไบอัส

            จาก VG   =

                  VG   =

                       =  1.82 V

                  VGS = VG - IDRS

                  VGS = 1.82 V - ID(1.5k)

                                   

ถ้ากำหนดให้   ID = 0 mA         

                  VGS  = 1.82 V – 0 (1.5k)   =  1.82 V

ถ้ากำหนดให้ VGS = 0 V

                 ID  =

                       =  1.21 mA

  …………นำค่าที่ได้ไปเขียนเส้นไบอั……………………

(a.) จากกราฟที่จุด Q   VGSQ    =  - 1.8 V

(b.) จากกราฟที่จุด Q   IDSQ     =   2.4 mA

(c.)      Vs = IDRS =  (2.4mA)(1.5k)

        = 3.6V

(d.) VDS    =  VDD – ID(RD+RS)

              =  16  V – (2.4mA)(1.5K+2.4K)

              =  6.64  V

(e.) VD    = VDD – ID(RS)

              =  16  V – (2.4mA)(2.4K)

              =  10.24 V

การไบอัส D-MOSFET มีลักษณะการไบอัสเหมือนกับJFET

การไบอัสภายในตัวเอง

ตัวอย่าง จากวงจรจงหาค่าต่อไปนี้

(a.)     IDQ  และ VGSQ 

(b.)        VD

วิธีทำ

(a.)        สำหรับวงจรไบอัสภายในตัวเอง  ค่า VGS  หาได้จาก

VGS  =  -IDRS

จุดพล็อตของกราฟถ่ายโอนที่  VGS < 0 V จะเป็นดังนี้

ID = IDSS/4 = 8mA/4      = 2 mA

              VGS = Vp/2 = - 4/2 V    =  -4 V

จุดพล็อตของกราฟถ่ายโอนที่  VGS > 0 V จะเป็นดังนี้

VGS = +2 V

และ

         ID   = IDSS [1-    ]2

                 = 8mA [1- ]2

                  =  12.5mA

นำค่าที่ได้ไปเขียนกราฟการถ่ายโอน    สำหรับการเขียนเส้นไบอัสหรือเส้นโหลดของวงจรเริ่มจาก VGS = 0 V, ID = 0 mA   และถ้าเราเลือก VGS = -6 V จะได้

                  ID  =  

      

           ID  =  

                      

                      =  2.5 mA

ที่จุด Q

IDQ    = 1.7 mA

 VGSQ = -4.3 V 

(b.)       VD  = VDD- IDRD

                 = 20 V – (1.7mA)(6.2k)

                 =  9.46 V

การไบอัสแบบเบ่งแรงดัน (Voltage Divider Configuration)

ตัวอย่าง จากวงจรตามรูปจงหาค่า

       (a.) VGSQ   และ IDQ

       (b.) VDS

วิธีทำ

(a.)

เขียนกราฟถ่ายโอนโดยกำหนดให้

ID = IDSS/4 = 6mA/4 = 1.5 mA

              VGS = Vp/2 = - 3/2 V    =  -1.5 V

จุดพล็อตของกราฟถ่ายโอนที่  VGS =+1 V จะเป็นดังนี้

        ID   = IDSS [1-     ]2


                 = 8mA [1-       ]2

                  =  10.67 mA

    ลำดับต่อไปเขียนเส้นไบอัส

            จาก VG   =

                  VG   =

                       =  1.5 V

                  VGS = VG - IDRS

                  VGS = 1.5 V - ID(750)

ถ้ากำหนดให้   ID = 0 mA         

                  VGS  = 1.5 V – 0 (750)   =  1.5 V

ถ้ากำหนดให้ VGS = 0 V

                 ID    =

                       =  2 mA

……………นำค่าที่ได้ไปเขียนเส้นไบอัส………………

ที่จุด Q

IDQ    = 3.1 mA

 VGSQ = -0.8V 

(b.)        VDS  = VDD- ID(RD +RS)

                 = 18 V – (3.1mA)(1.8k+750)

                 =  10.1 V

การไบอัส E-MOSFET

การไบอัสภายในตัวเอง

ตัวอย่าง จากวงจรจงหาค่า  IDQ  และ VGSQ 

วิธีทำ

เขียนกราฟถ่ายโอนโดยเริ่มจากการหาค่า K จาก

                         K = (  )2

                        K = (  )2

                              =                 A/V2

                               = 0.24x10-3 A/V2

สำหรับ  VGS = 6 V (ระหว่าง 3 V และ 8V )

ID  =  k [VGS- VGS(Th)]2

                                =0.24x10-3 [6V-3V]2

           =  2.16 mA

นำค่าที่ได้ไปเขียนกราฟการถ่ายโอน   

เมื่อ VGS = 10  V (เป็นจุดที่ VGS > VGS(on)

                             ID  =  k [VGS- VGS(Th)]2

                                =0.24x10-3 [10V-3V]2

           =  11.76 mA

ลำดับต่อไปเขียนเส้นไบอัสโดยเริ่มจากการหาค่า

              VGS  =  VDD - IDRD

                      =  12 V- ID(2k)

ถ้ากำหนดให้   ID = 0 mA              

                  VGS  = 12 V – 0 (2k)   =  12 V

ถ้ากำหนดให้ VGS = 0 V

                     ID  =  

                        =  6  mA

………………นำค่าที่ได้ไปเขียนเส้นไบอัส………………

ที่จุด Q

IDQ    = 2.75 mA

 VGSQ = 6.4 V 

และค่า VDSQ      =   VGSQ

                      = 6.4 V 

การไบอัสแบบเบ่งแรงดัน (Voltage Divider Configuration)

ตัวอย่าง จากวงจรตามรูปจงหาค่า

      (a.) VGSQ   และ IDQ

      (b.) VDS

วิธีทำ

ในที่นี้เราจะเขียนเส้นไบอัสก่อน

             VG   =

                   =

                   =   18 V

จาก  VGS      =  VG - IDRS

                   =  18V - ID(0.82k)

เมื่อ  ID  = 0 A  

       VGS       =  VG - IDRS

                    =  18V – 0mA(0.82k)

               = 18 V

เมื่อ  VGS       = 0 V

          ID      = 

                   =    

                   =   21.95 mA

………………นำค่าที่ได้ไปเขียนเส้นไบอัส…………………

ลำดับต่อไปเขียนกราฟการถ่ายโอน

    เมื่อ  VGS(Th)    = 5 V  , ID(on)  = 3mA ,VGS(on) = 10 V

จากสมการ

                K = (   )2

                K = (   )2

                     =            A/V2

                     =  0.12x10-3 A/V2

สำหรับ  VGS = VGS(Th)    ID =  0mA

เมื่อ VGS  = 10 V

       ID   =  k [VGS- VGS(Th)]2

                    =0.12x10-3 [10V-5V]2

                   =  3 mA

เมื่อ VGS  = 15 V

        ID  =  k [VGS- VGS(Th)]2

                   =  0.12x10-3 [15V-5V]2

                             =  12 mA

เมื่อ VGS = 20 V

       ID  =  k [VGS-VGS(Th)]2

                   =  0.12x10-3 [20V-5V]2

                  =  27 mA

ที่จุด Q

IDQ    = 6.7 mA

 VGSQ = 12.5V 

และค่า VDSQ     =   VDD -  ID(RS+RD)

                     = 40 V  - 6.7mA (0.82k+3k)

                      =  40V – 25.6 V

                      =  14.4 V


อ.สมพร  บุญริน