Cómo concluir la región de operación para una combinación en serie de MOSFET

Esta es una pregunta un poco trucada.

SUPUESTOS INICIALES:

1. El riel 3V es una fuente de corriente infinita.
2. Como se indicó, los MOSFETS son idénticos y tienen el mismo \ $ R_ {DS_ {ON}} \ $ cuando \ $ V_ {GS} > V_T \ $.

OBSERVATION:

Dado que ambos MOSFETS deben estar "encendidos", y no hay ninguna resistencia en esta línea que no sea el \ $ R_ {DS_ {ON}} \ $ para los MOSFETS, el voltaje entre los MOSFETS debe ser el simple voltaje del divisor de resistencia de cerca de la mitad del carril.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

MATH:

Como puede ver, \ $ V_ {GS} \ $ Of M1 es 2V por lo que definitivamente está encendido. y \ $ V_ {GS} - V_T = 1V \ $, que es menor que el medio riel 1.5V. Está claro que este MOSFET está saturado.

\ $ V_ {GS} \ $ de M2 es entonces solo 1V, por lo tanto, solo está a punto de encenderse. Como tal \ $ V_ {GS} - V_T = 0V \ $, así que de nuevo, si está activado, debe estar en saturación.

¿Ahora está M2 en realidad?

Si no está activado, el voltaje de la fuente caerá y \ $ V_ {GS} \ $ se volverá saturado. Como tal, M2 debe estar encendido, todo sea, solo.

LEY DE EQUILIBRIO DE LA REALIDAD:

En realidad, dado que \ $ V_ {GS} \ $ de M1 es mayor que \ $ V_ {GS} \ $ de M2 , \ $ R_ {DS_ {ON}} \ $ para M1 será menor que el de M2 . Como tal, la tensión del punto medio será inferior a 1.5V. A medida que ese valor disminuye, \ $ V_ {GS} \ $ de M2 aumenta y M2 se activa más, por lo que el punto medio se equilibrará en algún lugar menos de 1.5V.

Para averiguar dónde debe mirar las características de On_Region del MOSFET. A continuación se muestra un ejemplo típico de un AO8408 .

Enelpuntodesaldo\$V_{GS}\$deM2debesertalque\$I_{M1}=I_{M2}\$.Comopuedever,paraestedispositivoenparticularterminaporequilibrarseenaproximadamentelosvoltajesquesemuestranacontinuación.

^{simular este circuito}

CONCLUSION:

De acuerdo con la fórmula de Wikipedia para la saturación de MOSFET, ambos MOSFETS deben estar en saturación. Para los MOSFETS reales, o al menos el que elegí aquí, según esa fórmula, el de arriba está saturado y el de abajo no.

Podría decirse que, en este ejemplo, diría que, dado que se está equilibrando, ninguno de los dos está realmente "saturado" O actúa linealmente.

Nota: Hay algunos confusión sobre el término" saturación "cuando se aplica a MOSFETS .

Para que el transistor esté en saturación, $$ v_ {ds} \ ge v_ {gs} -V_t = V_ {gt} $$

Para M1, \ $ V_ {gt} = 2 - 1 = 1 \ $, por lo tanto, el drenaje de M1 debe ser al menos de 1 V para que esté en saturación. Por lo tanto, para M2 \ $ V_ {gt} = 2.5 - 1 -1 = 0.5 \ $. Como la corriente es proporcional a \ $ V_ {gt} ^ 2 \ $, si asumimos que ambos transistores están en saturación, el transistor inferior (M1) dibujará más corriente en comparación con el superior (M2). Esto causaría que el potencial en el drenaje disminuya. Esto se debe a que la corriente que descarga el nodo es más que la que lo carga.
A medida que \ $ v_ {ds} \ $ va por debajo de \ $ v_ {gt} \ $, la inferior entrará en el modo lineal y la superior uno entrará en saturación. Entonces, la respuesta debería ser C.