Annäherung an den Gate-Source-Spannungsabfall

BJT und MOSFET haben unterschiedliche Arbeitsmechanismen. Aber es gibt tatsächlich ähnliche Aspekte. Wie Sie sehen, haben die beiden Transistoren unabhängig vom MOSFET-Stromspiegel oder BJT-Spiegel die gleiche Gate-Source- (oder Basis-Emitter-) Spannung , aber da BJT und MOSFET unterschiedliche Arbeitsmechanismen haben, hat die (Vcc-0,7 / R) -Näherung gewonnen Funktioniert nicht für MOSFET-Stromspiegel.

Aber das hindert Sie nicht daran, eine "Regel" zu finden, um die Analyse zu vereinfachen:

Wenn Drain und Gate von M1 kurzgeschlossen werden, wird es gezwungen, im Sättigungsmodus zu arbeiten, weil$V_{GS} - V_{DS} = 0 < V_{tn}$. Also haben wir

$$I_{M1} = I_{REF} = \frac{V_{DD}-V_{GS}}{R}\qquad(1)\\ I_{M1} = \frac{1}{2}k_{n}'(\frac{W}{L})_{1}(V_{GS}-V_{tn})^\qquad(2)\\ I_{OUT}=I_{D2}=\frac{1}{2}k_{n}'(\frac{W}{L})_{2}(V_{GS}-V_{tn})^2\qquad(3)\\ $$

Aus den Gleichungen (2) und (3) erhalten wir

$$\frac{I_{O}}{I_{REF}}=\frac{(W/L)_2}{(W/L)_1}\qquad(4)$$

Die Gleichungen (1) und (4) sind also die Regeln für den MOSFET-Stromspiegel. Sie sind leicht zu merken und zu verwenden.

Die Schwierigkeit bei MOSFETs besteht darin, dass dieses Ergebnis nicht ganz so universell ist wie die „Standard-Einzel-BJT“-Situation.

Wie Sie sagen, liefert die Schätzung für eine breite Analyse, dass die Transistoren ähnlich sein werden und der linke in Diodenleitung sein würde, anständige Ergebnisse.

Leider hat ein MOSFET all diese Parameter, die sich von Typ zu Typ unterscheiden, abhängig vom genauen Aufbau der Halbleiterschichten im Inneren. Natürlich hat ein BJT diese Unterschiede, aber es gibt immer diesen raffinierten vorhersehbaren PN-Leitungsübergang, der das von Ihnen "zitierte" Verhalten vorschreibt.

Um die MOSFET-Parameter zu vereinfachen, ist der wichtigste erste Schritt bei der Bestimmung des Sollwerts die Gate-Schwellenspannung. Wenn Sie davon ausgehen, dass Sie sich als Spannung unter dem Widerstand dem richtigen Wert nähern, kann er dennoch um einen messbaren Betrag abweichen. Wenn Sie eine genauere Annäherung ohne all die Kanalmathematik erhalten möchten, benötigen Sie die Graphen im Datenblatt des MOSFET, um herauszufinden, wo der Spannungs-Strom-Graph des Widerstands die Vge vs Id und / oder Vde vs Id kreuzt Grafik(en).