ElectroYou

Buonasera,
sto svolgendo alcuni esercizi di elettronica sui transinstor.
Ho incontrato il seguente, in cui, come primo punto, devo semplicemente calcolare il punto di lavoro del MOS. Tuttavia non ne vengo a capo.

: Esercizio NMOS.png (9.26 KiB) Osservato 7968 volte

Dunque vi espongo il mio ragionamento.
Ho notato subito che V_S=0

, essendo il Source collegato a massa.
Da ciò, segue che $V_{GS} = V_G - V_S = V_G$ e inoltre, essendo V_G

collegata all'alimentazione, si ha V_G=8 V

.
Da ciò si deduce che l'NMOS è ON.

Ora, per conoscere la regione di operazione del transistor, bisogna considerare la tensione $V_{DS} = V_D$ .
Notiamo che $V_{dd}-V_D=R_1(I_1 + i_{in})$ e quindi $V_D=8-10^3(10^{-3}+i_{in})=7-10^3i_{in}$

Supponiamo dapprima il transistor in saturazione. Sotto questa ipotesi, deve aversi $V_D>V_{GS}-V_{th}=8-1=7V$ e $I_D=k(V_{GS} - V_{th})^2 = 10^{-3}(8-1)=49 mA$ .
Pertanto $I_D=I_1+i_{in}=49mA \rightarrow i_{in}=48mA$
Sostituendo l'espressione di $i_{in}$ nell'espressione di V_D

ricavata, otteniamo V_D=7-48=-41V

. Pertanto il transistor non può essere in saturazione.

Consideriamo l'ipotesi di regione lineare. Allora
$V_D<V_{GS}-V_{Th}=7V$

$I_D=2k[(V_{GS}-V_{Th})V_{DS}-\frac{V_{DS}^2}{2}]=2*10^{-3}[7V_{D}-\frac{V_{D}^2}{2}]$

$V_D=7-10^3i_{in}$

$i_{in}=I_D-1$

Sostituendo questo valore di $i_{in}$ nell'espressione di V_D

, segue:
$V_D=7-2(7V_D-\frac{V_{D}^2}{2})+10^3 \rightarrow V_D = 7-14V_{D}+V_{D}^2+10^3 \rightarrow V_D^2 -15V_D+7+10^3=0 \rightarrow$
Cioè escono valori complessi e non posso ricavare l'espressione di V_D

.

Quindi? dove sbaglio?

Bernheart ha scritto:essendo collegata all'alimentazione, si ha VG=8V

Ma non c'è di mezzo il generatore di corrente?

Bernheart ha scritto:inoltre, essendo collegata all'alimentazione, si ha .

Come dice

g.schgor il gate non e` collegato a 8V, e` collegato sopra la resistenza.

Se non ci fosse la resistenza, cioe` se fosse VGS=VDS il MOS sarebbe sicuramente in zona satura (si dice per analogia con in bipolari che e` collegato a diodo, anche se non c'e` nessun diodo), ma con la resistenza sul drain il MOS potrebbe anche essere in zona ohmica (o triodo). Devi prima determinare in che zona sta funzionando il MOS.

Buonasera ad entrambi e grazie per le vostre risposte.
Sì, c'è il generatore di corrente. Ma con questo? Non riesco a spiegarmi perché la presenza del generatore di corrente debba non farmi considerare vdd.
Il generatore di corrente non indica la corrente che scorre nel ramo in cui è impiegato?
Perché non dovrei considerare Vdd?

Un mio amico, ha affermato che Vdd, posto in questa configurazione, è come se non ci fosse proprio. Non riesco a capirne il motivo

Sì, c'è il generatore di corrente. Ma con questo? Non riesco a spiegarmi perché la presenza del generatore di corrente debba non farmi considerare vdd.

Semplicemente perché la tensione ai capi di un generatore di corrente non è, in generale, zero. Il generatore fissa la corrente in quel ramo, la tensione è incognita.

Un mio amico, ha affermato che Vdd, posto in questa configurazione, è come se non ci fosse proprio. Non riesco a capirne il motivo

(Quando calcoli la polarizzazione, devi considerare la sola I_1

; $i_{in}$ è la corrente di segnale, che va posta =0 quando calcoli il punto di lavoro)

sì, i_in la considero solo per il piccolo segnale. Ho sbagliato a considerarla nella polarizzazione.

Ok, la tensione è incognita: questo significa che non posso dire che mi ritrovo 8V sul Drain.
Ma quindi, quel valore di Vdd non lo userò mai nel circuito!
Forse questo intende quel mio amico quando afferma che Vdd è come se non ci fosse

Bernheart ha scritto:
Un mio amico, ha affermato che Vdd, posto in questa configurazione, è come se non ci fosse proprio. Non riesco a capirne il motivo

E' vero. Infatti il punto di lavoro può essere calcolato senza sapere quale sia il valore di Vdd. Questo deriva dal fatto che hai a che fare con un generatore di corrente reale, cioè esso è attraversato da corrente fissata a prescindere dalla tensione che ha ai suoi capi, che può essere 1V, 100V o -500V.
In parole povere, al mosfet che sta sotto non interessa quello che sta sopra al generatore di corrente perché, qualunque valore assuma Vdd, esso sarà attraversato sempre da 1mA.

Un generatore di corrente ideale disaccoppia i due circuiti che sono collegati ai suoi terminali.

Comunque ti consiglio di non scervellarti con questa cosa, se non ti è già chiara, e concentrarti sull'esercizio per ora

Ok, ora mi torna quello che volevi dire.

Dunque, ho provato a risolvere nuovamente l'esercizio, ma ho di nuovo problemi.
Ho notato che

Pertanto il transistor è acceso se $V_{GS} > V_Th \rightarrow V_D > 0$

Supponiamo il transistor in saturazione. Allora la corrente che lo attraversa sarà data dalla formula:
$I_D=k(V_{GS}-V_{Th})^2 = k (V_D + 1 -1)^2=kV_D^2$
Ma I_D=1 mA

, pertanto dalla relazione precedente si ricava 1 = kV_D^2

e quindi $V_D=\pm 1V$ .
L'unico valore accettabile è V_D=1V

, perché altrimenti non verrebbe rispettata la condizione di accensione del transistor.

Ora verifichiamo che effettivamente la condizione di saturazione del transistor sia verificata. Ciò accade se
$V_{DS} > V_{GS} - V_{Th} \rightarrow V_D > V_D$ .
E questo è assurdo. Dunque il transistor non è in saturazione.

Se verifico i calcoli con il transistor in regione lineare, il discorso non cambia, perché comunque la condizione di regione lineare, cioè $V_DS < V_GS - V_Th \rightarrow V_D < V_D$ , è già di per sé un assurdo.

Dove sbaglio?

$V_{GS}=2V$ ; $V_{DS}=1V$ ; $V_{GS}-V_T=V_{DS}$ quindi il transistor è polarizzato al limite della zona di saturazione.

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Esercizio punto di lavoro NMOS

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