FET특성 및 증폭기

목차

1. 관련 이론

2. 예비보고서

3. P-SPICE 시뮬레이션

4. 실험에 사용될 TR 및 IC 조사

본문내용

(ID,VDS) 점의 기울기를 구하면 된다. 그 기울기는 그 점을 기준으로 짧은 구간을 정해서 미분 값을 구하므로서 얻을 수 있다.() 역시 마찬가지로 전달특성곡선( - )에서 구간을 정해 기울기 값을 얻어서 gm을 구할 수 있다.()
여기서 u(증폭정수) 역시 rd(드레인저항), gm(상호컨덕턴스)의 곱으로 쉽게 구해 낼수 있다.
(5) 고정바이어스와 자기바이어스의 방법을 각각 전달특성을 통하여 설명하라.
< 자기바이어스 > < 고정바이어스 >
같은 소자라고 하더라도 JFET의 전달 특성은 매우 크게 달라 질 수 있다. 자기 바이어스는 JFET 바이어스의 가장 일반적적인 유형으로서 게이트에 저항만 달고 0V로 전압을 걸고 IS 가 RS에 흘러서 전압 강하를 발생시켜 이것이 게이트와 소스상이에 역방향 바이어스가 되어 동작하게 하는 것이다. ( )
고정바이어스는 게이트쪽에 역방향 전압을 인가해 주어서 역방향 바이어스를 걸어 동작하게 하는 것이다. 실제로 두바이어스의 전달 특성 곡선에서 동작점의 차이점을 살펴보면 고정바이어스가 변동폭이 적고 안정적인 것을 볼 수 있다. 자기바이어스가 동작점이 불안정한것은 회로 자체의 전류흐름에 의한 전압강하이기 때문에 온도상승 등과 같은 외적 요인들로 전류의 흐름이 변화하여 바이어스가 환경의 영향을 받을 수 있기 때문이다. 하지만 자기 바이어스는 추가의 전압원이 필요치 않는 장점을 가진다.
( 참고 : TR이나 FET는 온도가 올라가면 반도체특유의 특성인 -2.3mV/도 라는 특성이 생기는데 가령 base 전압을 조절하여 적당한 bias가 되도록 조정해 놓았다고 해도 TR자체가 발열한다든지, 주변 온도가 올라가면 Vbe의 특성이 -2.3mV/도 로 낮아지고, 그에 따라 base 전류는 증가하게 되고, base 전류가 증가하면 Ic전류도 증가하고 그로 인해 TR은 더욱 열이 발생하여 결국 열로 인해 파괴 되는데 이러한 것을 열폭주라고 한다. 이를 해결하기 위 Emitter 또는 Source에 저항을 붙이면 Ic = Ie(FET의 경우는 Id = Is) 가 된다 만약 온도에 의해 Ic가 증가하게 되면 Ie도 증가하게 되고 에미터저항에 걸리는 전압 Vre 값도 증가하게 됩니다. 그렇게 되면 Vbe(base와 emitter 사이의 전압)이 작아지면서 base 전류가 작아지게 됩니다. 그로 인해 Ic도 줄어들게 되어 열폭주가 일어나지 않게 된다. 즉 emitter나 source에 저항을 붙여주면 열적으로 bias가 안정된다는 것이다. 물론 단점도 있다. G = Rc/Re 이다. emitter나 source에 저항을 높일수록 안정도는 올라가지만 증폭률은 떨어진다. 그래서 보통 저항만 붙이지 않고 옆에 병렬로 콘덴서를 붙여서 직류적으로는 안정화를 꾀하고 교류적으로는 증폭도를 높이는 방법을 사용한다. )
(6) 식 4 ～ 식 6이 성립함을 보여라.
5번식에서 Ri 가 RG와 같다고했는데 이는 게이트의 내부저항이 무한이 크다고 보기 때문에 이와 RG와의 병렬 합성저항은 Ri 값임을 알수 있다. 6번식의 RO 값 또한 내부저항γ는 RD값보다 통상 10배이상 크기 때문에 이값을 병렬합성저항으로 구해도 RD값에 가깝기 때문애 무시할 수 있다. 이렇게 해서 내부 저항을 생략하게 되면 전압증폭도 KV에서 1/γ가 없어지기 때문에 KV= -gmRd 가 될수 있다.
3. P-SPICE 시뮬레이션 (시뮬레이션한 .cir 파일 같이 제출)
6(a) 회로 - ID와 VP 측정
FET Characteristic Line
Vgs 0 1 0
Vdd 3 0
R 2 3 1k
j 2 1 0 J2N5485
.model J2N5485NJF(Beta=1.039m Betatce=-.5 Rd=1 Rs=1 Lambda=4.25m Vto=-2.5
+Vtotc=-2.5m Is=33.57f Isr=322.4f N=1 Nr=2 Xti=3 Alpha=311.7u
+Vk=243.6 Cgd=1.6p M=.3622 Pb=1 Fc=.5 Cgs=2.414p Kf=7.832E-18
+Af=1)
*Nationalpid=50case=TO92
*88-08-01 rmnBVmin=25
.op
.dc vdd 0 20 0.1
.probe
.end
6(b-1) 회로 구성 (VDS = 0.6V)
JFET Amplifier-1
Vdd 4 0 15
R1 3 8 1MEG
R2 4 3 3MEG
R3 8 0 4k
Rs 6 0 22k
Rd 4 5 33k
Cs 6 0 10u
J 5 3 6 J2N5485
.model J2N5485NJF(Beta=1.039m Betatce=-.5 Rd=1 Rs=1 Lambda=4.25m Vto=-2.5
+Vtotc=-2.5m Is=33.57f Isr=322.4f N=1 Nr=2 Xti=3 Alpha=311.7u
+Vk=243.6 Cgd=1.6p M=.3622 Pb=1 Fc=.5 Cgs=2.414p Kf=7.832E-18
+Af=1)
*Nationalpid=50case=TO92
*88-08-01 rmnBVmin=25
.op
.tran 0 0.5m
.probe
.end
6(b-2) 회로 구성
JFET Amplifier
Vdd 4 0 15
Vs 1 0 SIN (0 0.5 5k)
R1 3 8 10MEG
R2 4 3 3MEG
R3 8 0 0.02MEG
Rs1 1 2 10k
Rs 6 0 22k
Rd 4 5 33k
Rl 7 0 50k
C1 2 3 1u
C2 5 7 1u
Cs 6 0 10u
J 5 3 6 J2N5485
.model J2N5485NJF(Beta=1.039m Betatce=-.5 Rd=1 Rs=1 Lambda=4.25m Vto=-2.5
+Vtotc=-2.5m Is=33.57f Isr=322.4f N=1 Nr=2 Xti=3 Alpha=311.7u
+Vk=243.6 Cgd=1.6p M=.3622 Pb=1 Fc=.5 Cgs=2.414p Kf=7.832E-18
+Af=1)
*Nationalpid=50case=TO92
*88-08-01 rmnBVmin=25
.op
.tran 0 0.5m
.probe
.end
4. 실험에 사용될 TR 및 IC 조사
2N5485 데이터시트에 칩에 관한 모든 내용이 기록되어 있다.

키워드

전기장 효과,   트랜지스터,   FET특성,   FET의 종류