Uso de un transistor configurado como diodo

Primero, asumo que el cartel confunde el drenaje con el colector. Si está hablando de MOSFET o JFET, ignora el resto de esta publicación.

Es una práctica común en la electrónica analógica de precisión el uso de transistores bipolares como diodos. El propósito es obtener un diodo de fuga muy bajo. Por ejemplo, un transistor de tipo 3904 tendrá < 1pA de fuga inversa utilizando la unión del Emisor de Base. Sin embargo, se convierte en un diodo zener a alrededor de 6.8V. Funciona muy bien para circuitos lógicos de voltaje inferior y 5V. La corriente más alta y el voltaje inverso se logran usando la Base como ánodo y el colector como el cátodo. Sigue siendo un excelente diodo de baja fuga de alrededor de 10 pA y ahora obtiene la clasificación de voltaje del transistor y la corriente mejorada. Esto no será un diodo de alta velocidad. La velocidad más alta se logra cortocircuitando el colector a la base (ánodo) y usando el emisor como cátodo. Sin embargo, la tensión inversa debe limitarse a < 5V.

El otro propósito para usar MOSFET y otros tipos de transistores como diodo conectado es para circuitos de espejo actuales, donde una unión conectada diodo rastreará la sobretemperatura del componente activo.

NMOS conectado en la configuración de diodo:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Dado que la puerta y el drenaje están en cortocircuito, siempre se cumple la siguiente condición de saturación:

$$ V_ {DS} > V_ {GS} -V_T $$

Esto significa que una vez que \ $ V_ {DS} > V_T \ $ el transistor comienza a conducir y entra en saturación.

En saturación (después de la sustitución \ $ V_ {GS} = V_ {DS} \ $ para el modo de diodo):

$$ I_ {DS} = \ mu C_ {ox} \ frac {W} {2L} (V_ {DS} -V_T) ^ 2 $$

La resistencia equivalente de este dispositivo es:

$$ R = \ frac {V_ {DS}} {I_ {DS}} = \ frac {2L} {W} \ frac {1} {\ mu C_ {ox}} \ frac {V_ {DS} } {(V_ {DS} -V_T) ^ 2} $$

Ahora puede ver que la resistencia equivalente se puede controlar cambiando las dimensiones del transistor (\ $ W \ $, \ $ L \ $).

Sin embargo, esta resistencia no es constante, depende del sesgo aplicado. Esto es malo, pero no es que tenga demasiadas alternativas en los circuitos integrados (puede implementar resistencias de precisión mediante varias técnicas, pero suelen ser costosas).

En el lado positivo: hay muchas aplicaciones que no requieren precisión en las resistencias.

¿Se puede implementar una resistencia grande con un transistor conectado a diodo? Sí. Hay dos enfoques:

• transistor largo y estrecho
• Asegúrese de que \ $ V_ {DS} \ $ no suba mucho en \ $ V_T \ $

Sin embargo, la resistencia "grande" en el circuito integrado no es lo mismo que la resistencia grande que el componente discreto: en el circuito integrado, todas las resistencias son relativamente bajas.

En algunos productos sensibles al costo (por ejemplo, juguetes o juegos electrónicos novedosos y económicos) puede ahorrar $ 0.01 por unidad para reemplazar un diodo con un transistor en la siguiente situación.

Si tiene 5 transistores y un diodo en el circuito y no hay requisitos de señales particularmente exóticos, reemplazar el diodo con un transistor adicional significa que tiene un elemento menos (el diodo) en su Lista de materiales y simplemente aumentar la cantidad del transistor por 1, que en la producción en masa a gran escala puede producir ahorros sustanciales de costos (por unidad) al comprar piezas en grandes cantidades.

Hay otros beneficios secundarios a esto también ...

• El fabricante puede usar menos carretes en sus máquinas de escoger y colocar, lo que ahorra tiempo, dinero y mantenimiento.

• La obsolescencia es un problema menor con menos partes en el producto.

No puedo darte detalles técnicos, pero los MOSFET se utilizan como diodos de recorte en pedales de efectos de instrumentos, como los pedales de distorsión de guitarra. Una búsqueda del esquema del fuzz de Mad Professor Fire Red le mostrará cómo se implementa esto. Sin embargo, en el esquema muestra el drenaje y la fuente unidos. Eso puede ser simplemente un error de quien trazó el circuito original. Pero debería darle una idea de otra forma en que se utiliza un transistor MOSFET como diodo.

Espero que esto ayude un poco.