بخش (ترانزیستور های nMOS و ترانزیستور های pMOS)
نحوه تقویت جریان در ترانزیستور pMOS
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : ترانزیستورهای تقویت کننده خطی به دلیل ساختار فیزیکی خاصی که دارند ترانزیستورهای دوپیوندی یا pMOS نامیده میشوند و عناصری هستند که جریان را کنترل میکنند به زبانی دیگر جریان(پایه بیس)ترانزیستور جریان کلکتور را کنترل میکند.
ترانزیستور pMOS اغلب برای سوییچ کردن (خاموش و روشن کردن) استفاده می شود. این نوع ترانزیستور ها در ولتاژ های زیر 3 ولت کارایی خوبی ندارند ولی برای ولتاژ های بالای 3 ولت با جریان بسیار کم کاملا روشن شده و به فضای اشباع می روند.«ترانزیستور اثر میدان نیمه رسانای اکسید فلز» ترانزیستور pMOS ، یک گزینه عالی برای تقویت کننده های خطی سیگنال کوچک است، زیرا امپدانس ورودی آن بسیار زیاد است که بایاس آن را ساده میکند. برای اینکه یک ماسفت، خاصیت تقویت کنندگی خطی داشته باشد، بر خلاف ترانزیستور دو قطبی، باید در ناحیه اشباع کار کند. اما، مانند ترانزیستور دو قطبی باید حول یک نقطه کار ثابت مرکزی بایاس شود.ترانزیستور pMOS در ناحیه هدایت خود جریان را عبور می دهند که «کانال» (Channel) نامیده می شود. با اعمال ولتاژ مناسب به گیت، می‌توان این کانال هدایت را بزرگ تر یا کوچک تر کرد. اعمال این ولتاژ گیت به ترانزیستور، بر مشخصه الکتریکی کانال اثر خواهد گذاشت و یک میدان الکتریکی حول پایه گیت القا می کند. به همین دلیل است که این ترانزیستور، با نام ترانزیستور pMOS شناخته می شود.
ترانزیستور های معمولی به دلیل ساختار فیزیکی خاصی که دارند ترانزیستورهای دوپیوندی یا BJT نامیده میشوند و عناصری هستند که جریان را کنترل میکنند به زبانی دیگر جریان(پایه بیس )ترانزیستور جریان کلکتور را کنترل میکند.البته در ترانزیستور pMOS تغییر ولتاژ بیس _ امیتر نیز میتواند (I_B) را تغییر داده و سرانجام IC کنترل شود. برای برقراری جریان در اتصال کلکتور، باید جریان (بیس) به اندازه ای باشد که بتواند به طور کامل بر پتانسیل سد پیوند (بیس ؛ امیتر) غلبه کند و آن را بشکند. وجود جریان ورودی زیاد در ترانزیستور pMOS باعث میشود که مقاومت ورودی ترانزیستور های دو پیوندی ً نسبتا کم باشد به طوری که مقاومت ورودی حتی درآرایش کلکتور مشترک، از چند صد هزار اهم تجاوز نکند. بنابراین هنگامی که میخواهیم سیگنال منبعی با مقاومت داخلی بسیار زیاد ( مثلا حدود چند مگا اهم) را تقویت کنیم نمیتوانیم ترانزیستور pMOS را در طبقه اول تقویت کننده به کار ببریم زیرا مقاومت ورودی کم آن باعث بارگذاری میشود.برای هر یک از لایه های نیمه هادی که در یک ترانزیستور وجود دارد یک پایه در نظر گرفته شده است که ارتباط مدار بیرونی را به نیمه هادی ها میسر می سازد. این پایه ها به نامهای source (پایه) ، DRAIN (جمع کننده) و Gate (منتشر کننده) مشخص می شوند.
اگر به ساختار لایه ای یک ترانزیستور pMOS دقت کنیم بنظر تفاوت خاصی میان DRAIN و GATE دیده نمی شود اما واقعیت اینگونه نیست. چرا که ضخامت و بزرگی لایه gate از drain بزرگتر است و این عملا" باعث می شود که این دو لایه با وجود تشابه پلاریته ای که دارند با یکدیگر تفاوت داشته باشند. با وجود این معمولا" در شکل ها برای سهولت این دو لایه را بصورت یکسان در نظر گرفته میشود.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک