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Frequenza di taglio MOSFET

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto Utentegianniniivo » 4 giu 2020, 16:26

Buon giorno Forum,
chiedo cortesemente un’informazione tecnica:

ho visto che sui datasheet dei MOSFET non appare la frequenza di taglio di tali componenti, almeno su datasheet che ho consultato.

Se avessi necessità di utilizzare dei mosfet per amplificare della RF, come faccio a sapere se sono adatti? Non ho la necessità immediata ma non si sa mai, meglio saperlo per tempo. :mrgreen:

Grazie.
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[2] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 4 giu 2020, 17:02

Ti rispondo da poco competente, solo per instillare dubbi:

La frequenza di taglio dovrebbe dipendere dal circuito.
Intendi la frequenza di taglio a -3dB?
Sono forniti i valori di Cgs, Cgd, Csd dai quali si può ricavare la frequenza di taglio.
Dovrebbe anche essserci anche un tempo di propagazione/ritardo, ma non ne sono certo.
Per i MOS non so, per i transistor era indicata la frequenza massima alla quale possono oscillare, ossia avere un guadagno > 1.
Attendo anche io di leggere risposte più precise della mia.
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[3] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto Utentegianniniivo » 4 giu 2020, 17:52

Grazie Foto UtenteMarcoD, sono interessato in quanto non avendo mai utilizzato i mosfet in RF, non mi ero mai accorto che sui datasheet il parametro fT non fosse presente. Eppure so che (ad esempio) il mosfet IRF520, è stato utilizzato come finale di amplificatori più o meno lineari in RF. Ma la frequenza di taglio quale sarà? E per quale motivo non viene indicata? E’ interessante almeno quanto utile saperlo…
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[4] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 4 giu 2020, 19:24

Credevo ti riferissi un amplificatore di piccolo segnale a RF in un ricevitore.


Ma adesso so qualcosa in più, ti riferisci a un Nchannel MOS di potenza

Probabilmente il IRF520 è previsto funzionare come interruttore per azionare un carico di potenza. Funzionando in modo non lineare la frequenza di taglio non si applica.

Ho letto le caratteristiche sul data sheet della ST.
Transconduttanza 4,5 siemens ( amper/volt) con Id fra 0,5 e 5 A
Capacità di ingresso 330 pF
Capacità di uscita 90 pF
Reverse transfer capacitance (sarà la Cgd ?) 25 pF

ipotizzando di farlo funzionare in classe C in un finale di un piccolo trasmettitore a RF , probabilmente le capacità elevate ne limitano l'uso a 10 - 30 MHz,

Servirebbe analizzare uno schema di un finale a RF in cui è montato per capire se i "professionisti" lo adoperano.
Buon approfondimento. 73 O_/
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[5] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto Utentegianniniivo » 4 giu 2020, 19:31

Beh, qualcosa ho trovato, in termini di utilizzazione pratica ma quanto a limiti di impiego in RF poco...

viewtopic.php?f=51&t=80325
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[6] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto Utentegianniniivo » 4 giu 2020, 19:35

Poi ci sarebbe anche il seguente schema:

pairf510b.jpg
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[7] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 5 giu 2020, 9:51

Bello schema,
curioso l'utilizzo del trasformatore sull'uscita dai drain per passaggio da bilanciato a sblilanciato.
Evita un avvolgimento ulteriore sul trasformatore fra alimentazione a collettore, forse in questo modo ha un rendimento maggiore.

Buono il filtro bassa basso del 5° ordine per togliere le armoniche.
E' un amplificatore lineare in classe B (oppure AB, dipende dalla prepolarizzazione dei gate)

E' per la banda degli 80 metri, conforta le mie ipotesi, poi chi sa se funziona anche in VHF
o è meglio scegliere MOS dedicati alle VHF.
O_/
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[8] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 5 giu 2020, 11:15

La fT dei transistori bipolari, frequenza di transizione non di taglio, e` la frequenza estrapolata alla quale il guadagno di corrente beta del transistore si riduce a 1.

La frequenza e` estrapolata perche' a quella frequenza il transistore non si comporta piu` come il semplice modello che di solito si usa. In pratica si misura il guadagno di corrente beta a bassa frequenza, la frequenza alla quale il beta comincia a scendere e si dice, ceteris paribus (cosi` l'avvocato e` contento :-) ), se tutto rimanesse cosi`, alla frequenza fT il guadagno di corrente varrebbe 1. In realta` il modello in alta frequenza del transistore che si usa di solito, modello a pi greco o di Giacoletto, gia` dalle parti di fT/3 non funziona piu`.

Nel diagramma di Bode qui sotto c'e` il beta di un transistore in funzione della frequenza



In pratica si misura \beta(0) e f_p e si estrapola per trovare f_T, supponendo che il guadagno di corrente continui a scendere linearmente sul diagramma di Bode, cosa che tutti sanno non essere vera!

La frequenza di transizione del BJT dipende dalla corrente di collettore, ma si sa come varia, e usando fT e qualcos'altro si puo` calcolare la capacita` di ingresso, base-emettitore, del bipolare, che dipende dal beta, quindi molto variabile fra un transistore e l'altro.

Nel MOS le cose sono un po' diverse perche' il beta del MOS, in continua, e` infinito, dato che non assorbe corrente di gate. Quando si mettono le capacita` parassite, che di solito vengono date dal costrutture perche' sono piu` "stabili" e conosciute di quelle del BJT, il gate assorbe corrente e si puo` definire anche per il MOS un guadagno in corrente, il cui grafico viene una cosa del genere:



Anche qui si puo` definire una frequenza di transizione, ma non serve perche' il costruttore fornisce tutte le capacita` che non dipendono quasi per nulla dalla corrente ma solo dalle tensioni applicate.

Quindi se vuoi usare un MOS a radiofrequenza ti servono le capacita` parassite e la resistenza distribuita di gate.

Per i transistori di potenza questa di solito non viene data, oppure quando la si indica e` per dire "guarda come siamo stati bravi, te l'abbiamo messa gratis gia` nel MOS".

Invece a RF questa resistenza da` fastidio, limita la banda del MOS e i costruttori tendono a fare i gate a bassa resistivita`, indicando il valore, con la nota implicita che dice "stai lavorando a RF, sperabilmente sai quello che stai facendo, e se autoscilla sono tutti cavoli tuoi :-)
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[9] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 5 giu 2020, 12:23

Approfitto per fare qualche domanda a Foto UtenteIsidoroKZ che saluto O_/ : come si comportano i mosfet di potenza (tipo IRF520) a frequenza molto alta? anche loro come i bipolari si discostano dal modello BF? oltre alla resistenza distribuita di gate bisogna considerare altro? Se sono solo le capacità a farsi sentire è pensabile utilizzarli facendole risuonare con degli induttori per amplificare a banda stretta?
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[10] Re: Frequenza di taglio MOSFET

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 5 giu 2020, 12:33

I MOS al silicio vanno molto su in frequenza, ci sono solo portatori di maggioranza, non si discostano troppo dal loro modello perche' non c'e` il tempo di transito che rompe. In prima battuta in alta frequenza bisogna considerare resistenza distribuita di gate, capacita` parassite e induttanze parassite.

Quando si fanno ampli risonanti, le capacita` del transistore vanno insieme con quella del risonatore, ma bisogna ricordare che non sono esattamente il valore sul datasheet, e per questa ragione e` sempre meglio usare un condensatore esterno, non solo un induttore, in modo che le variazioni relative siano ridotte. Bisogna anche tenere presente che le loro capacita` variano con la tensione.
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