Tranzistory

Tranzistor

Je všeobecné známe, že základom integrovaných obvodov je tranzistor. Podľa typu nosiča náboja ich delíme na:

• bipolárne (dva typy nosiča - elektróny a diery) a
• unipolárne (jeden typ nosiča).

Unipolárna technológia výroby: Sú to vlastne elektrickým poľom riadené tranzistory (FET – Field Effect Transistor).

Historicky najstaršou technológiou je PMOS (Metal Oxid Semiconductor), ktorá používa unipolárny tranzistor s kanálom P. Vzhľadom na nízku rýchlosť a zlú zlučiteľnosť s TTL obvodmi sa nahradila technológiou NMOS (MOS tranzistor s kanálom N). Dosahuje vyššie rýchlosti, pretože elektróny sa pohybujú rýchlejšie ako diery. Výhodou je aj dobrá zlučiteľnosť s obvodmi TTL. Hradlo typu NMOS v invertujúcom zapojení používa ako záťaž spínacieho prvku rezistor. Hradlo NMOS zapojené ako invertor používa rezistor vo funkcii záťaže spínacieho obvodu.

Výhody:

• minimalizované straty
• zlučiteľné s TTL

Technológie CMOS (Complemntary MOS)

Dnes sa presadzujú technológie, v ktorých je rezistor nahradený „aktívnou“ záťažou - tranzistorom PMOS. Výhodou tejto technológie je eliminovanie stratového výkonu v statickom režime, kedy je jeden tranzistor vždy zatvorený. Tento obrázok je základom technológie CMOS (Complemntary Metal – Oxid Semiconductor). V tejto technológii $\ log.0$ odpovedá napätie napätie $\ 0V$ až $0\ 0,3V_{DD}$ a $\ log.1$ napätie Syntaktická analýza (parsing) neúspešná (syntaktická chyba): {\displaystyle \ 0,7V_{DD} až } $\ V_{DD}$. Pre napájacie napätie $\ V_{DD}\ =\ 5,0V$, odpovedajúce napájaniu TTL obvodov, sú rozsahy nasledovné: $\ log.0\ =\ 0V$ až $\ 1,5V$ a $\ log.1\ =\ 3,5V$ až $\ 5.0V$.

Okrem $\ V_{DD}=5.0V$ sa používa aj $\ V_{DD}=3.3V$ a $\ V_{DD}=2.9V$

V ďalšom budeme uvažovať N a P MOS tranzistory ako jednoduché spínače. Napájacie napätie je unipolárne: $\ V_{DD}$.

N-typ tranzistora má vývod S pripojený na ZEM. Aby bol tranzistor vodivý – ON musí byť napätie $\ U_{GS}$ voči bodu S kladné. $\ U_{GS}$ musí byť väčšie ako je minimálna prahová hodnota. Napr.: $\ U_{GS}\ =\ V_{DD}$. Prechod DS je potom vodivý. Ak je napätie $\ U_{GS}\ =\ 0V$, potom je tranzistor nevodivý – v stave OFF.

P-typ tranzistora má bod S pripojený na $\ V_{DD}$. Ak má byť tranzistor v stave ON, musí byť napätie $\ U_{GS}$ voči bodu S záporné. $\ U_{GS}$ musí byť menšie ako je minimálna prahová hodnota. Napr.:$\ U_{GS}\ =\ 0V$. Ak je napätie $\ U_{GS}\ =\ V_{DD}$, potom je tranzistor nevodivý – v stave OFF.