Elektronika Dasar. Pertemuan Ke-10. FET (Field Effect Transistor) Transistor Efek Medan

Transkripsi

1 Elektroika asar Pertemua Ke-10 FET (Field Effect Trasistor) Trasistor Efek Meda 1

2 deal Voltage-Cotrolled Curret ource Represetasi : Karakteristik Volt Ampere : V R L

3 Juctio Field Effect Trasistor imbol : JFET Kaal imbol : JFET Kaal p Karakteristik Volt Ampere JFET 3

4 Juctio Field Effect Trasistor 4 Kodisi operasi dari JFET : 1. Kodisi No saturasi (Ohmic Regio). Kodisi saturasi (pich off regio) 3. Kodisi Breakdow 4. Kodisi Cutoff 4

5 Juctio Field Effect Trasistor JFET pada kodisi No saturasi (ohmic regio) Berlaku : AqN imaa : E bwqn bqn x b = sisa lebar kaal setelah ada W = lebar depletio regio L = Pajag kaal W L Pada kodisi ii JFET aka berperilaku seperti resistor yag ilaiya bergatug pada V G bergatug pada W/L yag disebut sebagai faktor skala arus dari JFET Rasio perbadiga V r disebut sebagai ON drai resistace, (ON ) utuk V G = 0 maka b=a da berlaku : r ( ON ) 1 aqn L W 5

6 Juctio Field Effect Trasistor JFET pada kodisi aturasi (Pich off regio) Jika V G < V P da diberika tegaga pada drai source (V ) maka : V aka meimbulka meda listrik E x sepajag x yag megakibatka lebar kaal b(x) aka megecil. Pada kodisi ii maka esitas arus (J) pada JFET : J b( x) ari persamaa diatas dapat dilihat bahwa selama V G < V P maka total pich-off (b=0) tidak dapat terjadi karea aka megakibatka desitas arus yag tak terhigga. Karakteristik volt ampere JFET pada daerah saturasi meujukka bahwa ilai relatif kosta sehigga dapat disimpulka bahwa JFET tidak berperilaku sebagai resistor seperti pada daerah o saturasi. aturasi pada JFET megadug pegertia bahwa terdapat pembatasa jumlah muata yag yag dipidahka sehigga ilaiya relatif kosta. Karea ilai arus relatif kosta maka JFET dapat digambarka seperti sumber arus tak bebas yag dikedalika oleh tegaga. dimaa : V G = v 1 ; i = da V = v (lihat gambar ideal voltage cotrolled curre source) 6

7 Juctio Field Effect Trasistor JFET pada kodisi breakdow Nilai tegaga maksimum yag dapat diberika pada JFET adalah ilai tegaga miimum yag aka megakibatka avalache breakdow. ari karakteristik volt ampere JFET dapat diketahui bahwa utuk ilai reverse biased V G yag semaki besar maka kodisi breakdow terjadi utuk ilai V yag lebih redah. JFET pada kodisi cutoff Pada kodisi ii maka JFET aka berperilaku seperti ope switch Pada kodisi tegaga V G > V P, maka 0 da V dapat berilai besar. Karakteristik Volt Ampere JFET Kaal N Karakteristik Volt Ampere JFET Kaal 7

8 Juctio Field Effect Trasistor Karakteristik fugsi trasfer V G da JFET Kaal N: imaa : V 1 G VP = Arus drai = arus drai pada JFET dalam kodisi saturasi dega termial Gate da ource di hubug sigkat (short circuit) V P -V G Karakteristik V G Pada JFET Kaal 8

9 Baga epletio MOFET epletio MOFET kaal N G (+) body iliko ioksida (io ) substrat tipe p Kaal Fugsi dari oksida logam (misal : siliko dioksida) adalah berfugsi sebagai isolator da memugkika pegedalia karakteristik dari kaal melalui meda listrik yag timbul karea adaya beda potesial atara gate dega semikoduktor. 9

10 imbol : B G substrat epletio Mosfet tipe N (epletio NMO) B G substrat epletio Mosfet tipe P (epletio PMO) 10

11 G (+) G(-) (+) body body iliko ioksida (io ) Kaal Kaal substrat tipe p substrat tipe p epletio Mosfet kaal (epletio NMO) Mode Pegosoga (epletio) ari baga dapat dilihat bahwa bila tegaga V G semaki egatif maka jumlah muata dalam kaal aka berkurag sebagai akibat terbetukya lapisa pegosoga pada kaal Nilai V G egatif yag terbesar yag meyebabka kaal dikosogka secara total disebut tegaga threshold (V T ). Kodisi ii serupa dega kodisi pichoff pada JFET Utuk suatu ilai egatif V G da ( V G < V T ), maka peigkata tegaga V aka meyebabka MOFET berada dalam kodisi saturasi da aka relatif kosta da < (Arus pada saat Gate da ource dihubug sigkat) 11

12 epletio MOFET kaal (epletio NMO) Mode Peigkata (Ehacemet) Pada model ii maka V G aka diberika tegaga positif sehigga jumlah muata dalam kaal aka bertambah. Utuk suatu ilai V G positif, peigkata tegaga V aka meyebabka MOFET berada dalam kodisi saturasi da arus aka relatif kosta da > (Arus pada kodisi Gate da source dihubug sigkat) G (+) G(+) (+) body body iliko ioksida (io ) Kaal Kaal substrat tipe p substrat tipe p 1

13 Karakteristik Volt Ampere MOFET kaal N (epletio NMO) (μa) W L k V V G =+,0 +1,5 +1,0 +0,5 0-0,5 V G =-1,0 Ehacemet epletio V (V) Kodisi No aturasi : W k L Kodisi aturasi : W k L V G VT V V VG VT imaa : k = process parameter L = Pajag kaal W = Lebar kaal dega pajag kaal L MOFET : Jeis : epletio MOFET kaal (epletio NMO) k = 0μA/V ; W/L = 1 ; V T = - V Asumsi : chael legth modulasi diabaika sehigga ilai kosta pada kodisi saturasi 13

14 Karakteristik Fugsi trasfer V G da epletio MOFET kaal N (μa) epletio 300 Ehacemet Kodisi V G < V T : 0 V T V G (V) Kodisi V G > V T ; V = V G -V T ; V 0 W k L ( VG VT ) imaa : k = process parameter L = Pajag kaal W = Lebar kaal dega pajag kaal L MOFET: epletio MOFET kaal (epletio NMO) k = 0μA/V ; W/L = 1 ; V T = - V 14

15 Ehacemet MOFET Baga Ehacemet MOFET G G body body L iliko ioksida L Regio tipe Regio tipe p substrat tipe p substrat tipe imbol : B B G substrat G substrat Ehacemet Mosfet tipe N (Ehacemet NMO) Ehacemet Mosfet tipe P (Ehacemet PMO) 15

16 Ehacemet MOFET kaal N (Ehacemet PMO) B (body) G (+) B (body) G (+) (+) iliko ioksida substrat tipe p Regio tipe substrat tipe p Ehacemet MOFET Kaal (Ehacemet NMO) Regio tipe Tegaga positif pada Gate aka megiduksika muata egatif pada permukaa semikoduktor da membetuk lapisa iversi yag kemudia membetuk kaal, jika tegaga positif pada Gate lebih besar dari tegaga threshold V T. Jika diberika tegaga pada rai (V > 0)maka arus aka megalir melalui kaal. Jika besar V bertambah maka beda potesial atara gate da drai aka berkurag sehigga aka meguragi koduktivitas dekat daerah drai, pada kodisi ii maka Ehacemet MOFET aka masuk pada daerah saturasi. Pada daerah saturasi ilai aka relatif kosta utuk peambaha ilai V. 16

17 Karakteristik Fugsi Trasfer V G da Ehacemet MOFET kaal (Ehacemet NMO) (μa) V T V G (V) Kodisi V G < V T : 0 Kodisi V G > V T ; V = V G -V T ; V 0 : W k ( VG VT L imaa : k = process parameter L = Pajag kaal W = Lebar kaal dega pajag kaal L ) Mosfet memiliki : Ehacemet MOFET kaal (Ehacemet NMO) k = 0μA/V ; W/L = 1 ; V T = V Asumsi : chael legth modulasi diabaika sehigga ilai kosta pada saturasi 17

18 Karakteristik Ehacemet MOFET kaal (Ehacemet NMO) (μa) Ohmic Regio aturatio V G =6,0 5,5 5,0 4,5 4 3,5 V G = 3,0 V (V) V G = V W L k V G VT k V Kodisi No aturasi : W L Kodisi aturasi : W k L V V V G VT imaa : k = process parameter L = Pajag kaal W = Lebar kaal dega pajag kaal L Mosfet memiliki : Ehacemet MOFET kaal (Ehacemet NMO) k = 0μA/V ; W/L = 1 ; V T = V Asumsi : chael legth modulasi diabaika sehigga ilai kosta pada saturasi 18

19 Ehacemet MOFET Kaal N (Ehacemet NMO) ari baga da karakteristik volt ampere dapat diketahui bahwa : Lapisa iversi (kaal) pada V = 0 haya aka mucul jika V G > V T. Pada V G < V T lapisa iversi tersebut tidak aka tersedia da = 0, sehigga V T adalah serupa dega tegaga pich off pada JFET. Kodisi =0 karea V G < V T adalah kodisi cut off dari MOFET. Pada kodisi o saturasi (ohmic) maka : (V G V T > V ) atau (V G = V G V > V T ) W k L VG VT V V imaa : k = process parameter = L = Pajag kaal W = Lebar kaal dega pajag kaal L μ = mobilitas elektro C o C o = gate capacitace (kapasitasi gerbag) per uit area 19

20 Ehacemet MOFET Kaal (Ehacemet NMO) Pada daerah saturasi : 0 < V G V T < V cederug kosta da tidak bergatug pada ilai V, da haya bergatug pada tegaga pegedali (V G V T ) atau : W L k V G V T Garis pembatas daerah ohmic da saturasi terjadi pada V = V G V T da besar pada tegaga V ii adalah : W L k V W L k V 0

21 Karakteristik Ehacemet MOFET kaal P (Ehacemet PMO) (ma) Kodisi V G > V T : V T V G (V) Kodisi V G < V T ; V = V G -V T ; V 0 : W L k ( V V ) ( G T imaa : k = process parameter L = Pajag kaal W = Lebar kaal dega pajag kaal L ari kurva karakteristik dapat dilihat bahwa PMO serupa dega NMO dega polaritas V da yag terbalik, da pembawa muata dalam PMO adalah hole. 1

22 Karakteristik Ehacemet MOFET kaal P (Ehacemet PMO) (ma) Ohmic Regio aturatio V G = V G = V G =-4 V V (V) Kodisi No aturasi : W k L Kodisi aturasi : W k L V G VT V V VG VT imaa : k = process parameter L = Pajag kaal W = Lebar kaal dega pajag kaal L ari kurva karakteristik dapat dilihat bahwa PMO serupa dega NMO dega polaritas V da yag terbalik, da pembawa muata dalam PMO adalah hole.