¿Cómo identificar qué transistor está en la región activa y cuál está en saturación?

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En el siguiente circuito amplificador, se requiere ganancia de voltaje. Los condensadores actúan como un circuito abierto para el análisis de CC, pero un cortocircuito para el análisis de CA (considera que el valor del condensador es muy grande). Ahora el MOSFET tiene 2 ecuaciones diferentes para la corriente de drenaje, una para la región óhmica una para la saturación. ¿Cómo se puede determinar qué ecuación usar aquí y para qué transistor, es decir, cuál de los transistores está saturado y cuál no lo está? (Voltaje inicial Va = 50 voltios) Este es el problema al que me enfrento si considero que ambos transistores están saturados: Debido a la simetría en el circuito de la puerta

\ $ V_ {G} = 0 V \ $

Ahora en cuanto a pMOS

\ $ I_D = \ frac {k_p} 2 (V_ {GS} -V_T) ^ 2 \ $

\ $ = \ frac {1} 2 (-4 + 2) ^ 2 = 2 mA \ $

Por lo tanto, el voltaje en la fuente de nMOS será

V S = -4 + (1k-ohm x 2mA) = -2 voltios

Entonces, para nMOS V GS = V G - V S = 0 - (-2) = +2 V (= V < sub> T )

Por lo tanto, el voltaje de sobremarcha para nMOS es cero. Esto significa que ninguna corriente debe fluir a través de él. Pero la corriente de drenaje de 2 mA es de pMOS. ¿Es por eso que estoy confundido con el clima en que ambos transistores están saturados o uno de ellos está en la región óhmica?

    
pregunta user175306

2 respuestas

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Al principio, trata de leer esto Cuando un NMOS utiliza una carga de fuente de corriente de PMOS, ¿qué transistor está actuando como la fuente de corriente?

Ahora debe verificar qué corriente quiere pasar cada MOS (forzado) en una región de saturación.

Para PMOS:

$$ I_ {D2} = \ frac {Kp} {2} (V_ {GS} - V_T) ^ 2 = 0.5m ((- 4V) - (- 2V)) ^ 2 = 2mA $$

Pero los NMOS quieren forzar

$$ \ frac {V_G - V_ {GS}} {R_S} = \ frac {Kp} {2} (V_ {GS} - V_T) ^ 2 $$

$$ \ frac {4V - V_ {GS}} {1k \ Omega} = 0.5m (V_ {GS} - 2) ^ 2 $$

Después de resolver esto, obtendrás dos soluciones:

\ $ Vgs = -1.236V \ $ o \ $ Vgs = 3.23607V \ $

La primera solución no tiene sentido, por lo que \ $ Vgs = 3.23607V \ $ y \ $ I_ {D1} = 0.763932mA \ $

Por lo tanto, \ $ I_ {D1} < I_ {D2} \ $ concluimos que NMOS funcionará en saturación y PMOS en una región de triodo.

Todo lo que queda es encontrar \ $ V_ {DS} \ $ para un PMOS.

Podemos hacer esto resolviendo esta ecuación

$$ 0.763932mA = Kp (4V - 2V) V_ {DS} - \ frac {V_ {DS} ^ 2} {2} $$

Y esta vez esta solución es verdadera \ $ V_ {DS} = 0.427697V \ $

Por lo tanto, el voltaje en el drenaje de MOS es \ $ 4V - 0.427697V = 3.57V \ $

    
respondido por el G36
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2 ecuaciones diferentes para la corriente de drenaje, una para la región activa una para la saturación.

Estás mezclando FET y vocabulario bipolar, lo cual es confuso. Los bipolares tienen saturación y región activa (y cuasi-saturación en el medio). La saturación se produce en Vce bajo, cuando el diodo B-E pasa alto Ib.

Para los FET, los términos son los opuestos :

  • "Región de saturación" es el modo que usa para construir un amplificador, como es el caso aquí. El término "región activa" es mucho más claro, así que eso es lo que yo usaría. El FET se comporta como una fuente de corriente controlada por voltaje que se caracteriza por Id como una función de Vgs (y Vds), y la transconductancia es d (Id) / d (Vgs).

  • El "modo triodo o región lineal (también conocido como modo óhmico)" se produce cuando el FET se comporta como una resistencia (por lo tanto, el "modo ohmico" es el más explícito).

Si desea construir un amplificador de fuente común (que es el caso aquí) necesita transconductancia, lo que significa que debe usar el modo activo. Por lo tanto, realice los cálculos asumiendo el modo activo, luego verifique que los FET estén efectivamente en modo activo (saturación).

    
respondido por el peufeu

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