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Esericizio semplice MOSFET ad arricchimento

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Esericizio semplice MOSFET ad arricchimento

Messaggioda Foto UtenteMatteoVe » 17 dic 2019, 22:11

Buonasera,
sto studiando i MOSFET ad arricchimento e sto svolgendo qualche esercizio dal Sedra Smith.
L'esercizio in questione è l'esempio 5.1 in cui viene richiesto di progettale tale circuito:

Al fine di ottenere:
I_D=0.4\ mA
V_D=1\ V
L'NMOS in questione è caratterizzato da:
\mathbf{\mu}_nC_{0x}=20\ \frac{\mathbf{\mu}A}{V^2}
L=10\mathbf{\mu}m
W=400\mathbf{\mu}m
In questo specifico esempio l'effetto di modulazione della lunghezza del canale può essere trascurato.

Il mio dubbio è di natura prettamente teorica, lo svolgimento dell'esempio comincia dall'assunzione che, essendo la tensione di Drain pari ad un volt, automaticamente è verificato che il transistor in questione si trovi in regione di saturazione. Con questa assunzione lo svolgimento dell'esercizio mi è chiaro.
Il mio dubbio nasce dal fatto che il potenziale di Gate è posto a massa, a potenziale zero. In tali condizioni, citando il libro medesimo:
Quando sul gate non viene applicata una tensione di polarizzazione, tra drain e source sono presenti due diodi in serie connessi dorso a dorso. [...] Questi due diodi dorso a dorso impediscono il passaggio di corrente dal drain al source anche quando viene applicata una tensione v_{DS}

Questo è molto chiaro se il source si trova a massa.
In questo caso il source è collegato ad un generatore tramite la resistenza R_S e non riesco proprio a capire il motivo fisico per il quale risulta così scontato che il canale drain-source si trova aperto ed in saturazione. Non riesco a comprendere l'assunzione fatta dal libro.

Vi ringrazio anticipatamente per gli eventuali chiarimenti. :D
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[2] Re: Esericizio semplice MOSFET ad arricchimento

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 18 dic 2019, 9:15

Secondo me nella frase che hai citato non e` scritto esplicitamente che quello che dice si riferisce al caso di source a ground. Fa riferimento a un caso specifico, e stai usando quella frase al di fuori del suo campo di applicabilita`.

La frase piu` generale dovrebbe essere

"Quando sul gate fra gate e source non viene applicata una tensione di polarizzazione maggiore della tensione di soglia, tra drain e source sono presenti due diodi in serie connessi dorso a dorso."

Nel circuito che hai postato c'e` una tensione fra gate e source e il transistore conduce. Che sia in saturazione lo puoi dire a priori, perche' V_{DS} > V_{GS}-V_{th} e dal circuito si vede che V_{DS} > V_{GS} quindi sei in zona di saturazione.

Io procederei in questo modo. Sapendo che la corrente di drain deve valere 0.4mA, calcolo la tensione gate source necessaria,vche si fa in questo modo: sai che il MOS lavora in saturazione e quindi con l'equazione solita

I_D=\frac{\mu_n C_{0x}}{2}\frac{W}{L}(V_{GS}-V_{th})^2

Si trova che la tensione di overdrive V_{GS}-V_{th}deve essere di 1V. A questo punto manca il valore della tensione di soglia per trovare il valore di V_{GS} e quindi determinare la resistenza di source.

Invece puoi calcolare la resistenza di drain, sulla quale devono cadere 4V essendo attraversata da una corrente di 0.4mA.
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
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[3] Re: Esericizio semplice MOSFET ad arricchimento

Messaggioda Foto UtenteMatteoVe » 18 dic 2019, 16:26

Ti ringrazio, gentilissimo. :D
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