Tiempo de retardo de MOSFET cuando se realiza la transición entre tríodo y regiones de saturación. Carga y descarga de mosfet

Voy a publicar una respuesta, pero en realidad está agregando más detalles a la respuesta correcta de Mario y, si él quiere eliminar mi respuesta de cualquier cosa, simplemente eliminaré esto.

Una capacitancia de salida MOSFET (DS) aleatoriamente buscada en Google contra el voltaje de drenaje: -

NoimportaquéMOSFETuse,lacapacidaddedrenaje(\$C_{OSS}\$)a1V(segúnlatabladeSergeiensupregunta)aumentaráaproximadamente4vecesesevalorcuandoelMOSFETescompletamenteencendidoenlaregióndeltriodo.Elvoltajededrenajeesde8mVy,comopuedever,\$C_{OSS}\$aumentaaaproximadamente20,000encomparaciónconaproximadamente5000a1V.

Todoesrelativoyestospuedenserfaradios,picofaradiosofraccionesdefemtofaradios.

Entonces,silacapacitanciadedrenajeesde6fFa1V,esprobablequeestéenelreinode24fFaaproximadamente8mVdevoltajededrenaje.A450mV(segúnlaformadeondaenlapregunta),lacapacitanciapodríaseraproximadamente12fF.

Sisecargan24fFcon10uA,eldV/dtseráde10uA/24fF,queesde417voltiosporuso417mVpornanosegundo.AsíescomoseveráenlaimagendeSergei(lanaranjaeslalíneaqueagreguéyqueseextiendeentre6nsy7nsyelaumentode0mVa~417mV):-

Claramente, se trata del mismo tipo de frecuencia que él está viendo y la forma asintótica exponencial se debe a una resistencia de drenaje no infinita.

Será más complejo que esto porque el \ $ C_ {OSS} \ $ cae rápidamente a medida que aumenta el voltaje de drenaje y, si la resistencia de saturación del drenaje equivalente fuera infinita (es decir, una tendencia hacia una verdadera línea plana), lo haría espere más como un aumento exponencial en lugar de un aumento lineal o asintótico.

De todos modos, @Mario, elimina todo lo que quieras y avísame para eliminar mi respuesta.

Los diferentes tiempos de transición son el resultado de la configuración de su prueba en particular.

El tiempo de transición depende de la capacitancia parásita en la salida y la corriente para cargarla o descargarla. En su caso, para un flanco descendente, la descarga se realiza por el propio transistor y es posible una gran corriente.

En caso de flanco ascendente, el transistor se apaga y la corriente debe ser suministrada por la fuente de corriente de 10uA. Debido a la resistencia en la salida, esto da como resultado una característica exponencial.

  

tenga en cuenta que la constante de tiempo de subida efectiva {dt = Coss / (Ic) * dV} es   grande con una fuente de corriente de 10 uA y rápido con (RdsOn * Coss) = tF, caída   tiempo

Dado que la velocidad de respuesta desactivada es una función no lineal de este circuito, una aproximación de Coss es Coss = 1ns * 10uA / 300mV = 33x10e-12 o 33 pF

Cuando el nivel bajo de 8mV / 10uA implica un RdsOn (rON?) de 800 ohmios para el interruptor.

400mV de 600mV Vdd con 1M de carga implica una fuga de 0.5 MOhm en la fuente actual ??

Coss es un parámetro común en las especificaciones de capacitancia de salida MOSFET.

¡Algunos parámetros deben ser diferentes en tu modelo!

Robando ideas de Ali Chen, Andy Aka y Tony Stewart y posiblemente Mario. Si te gusta esta respuesta, los pls promueven sus publicaciones.

Resumen
Después del gran aumento de la tensión de sobremarcha, la resistencia del canal disminuye sustancialmente y proporciona una ruta rápida para la corriente de descarga. Una vez que el voltaje de sobremarcha vuelve a descender, Mosfet solo puede cargarse con la fuente de corriente lo que determina el tiempo de subida del MOSFET.

Los efectos de segundo orden son:
1) Durante la fase de carga, hay una fuga a través del MOSFET , por lo que estimar el tiempo de subida simplemente como \ $ {{C \ Delta U} \ sobre I} \ $ no es del todo correcto. En cambio, el tiempo de aumento debe ser más largo porque alguna parte de la corriente de la fuente de corriente pasa por alto el condensador (transistor).
2) La capacitancia de salida del transistor aumenta varias veces al pasar de la saturación al triodo.

Los dos efectos de segundo orden explican un crecimiento exponencial de Vds en lugar de uno lineal como lo predice la fórmula.

Detalles

Fig.1 Transición de la saturación a triodo.

Fig.2Transicióndeltriodoalasaturación.
Tengaencuentaunaescaladiferente.

1)LasuposiciónesquelaresistenciadelcanalseajustamuyrápidamenteaVgs,locualtienesentido,creo.2)ComolacapacitanciacambiaconVds(V(out)),seasumióquelacapacitanciacambiarelativamente"lentamente", por lo que en la simulación se asumió que era constante y como en el principio de la transición. Una simulación más precisa sería con un valor de capacitancia vinculado al valor de Vds.

Los retrasos numéricos (decenas de picosegundos por descarga y varios nanosegundos por cargo) en este modelo simplificado están cerca de los presentados en la pregunta, lo que debería validar esta respuesta .

Apéndice
Fig.3 Curvas IV utilizadas para calcular las resistencias del canal.