Sub Bab 7.8 Enhancement Type MOSFETs

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

-Untuk mengetahui karakteristik rangkaian MOSFET
-Untuk mengetahui bentuk rangkaian MOSFET
-Dapat mensimulasikan rangkaian MOSFET

2. Komponen [Kembali]

Alat:

a. Function Generator

Function Generator atau Generator Fungsi adalah alat uji elektronik yang dapat membangkitkan berbagai bentuk gelombang. Bentuk Gelombang yang dapat dihasilkan oleh Function Generator diantaranya seperti bentuk gelombang Sinus, gelombang Kotak, gelombang gigi gergaji, gelombang segitiga dan gelombang pulsa.

b. Osiloskop

Osiloskop adalah alat ukur Elektronik yang dapat memetakan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat dibaca dan mudah dipelajari. Dengan menggunakan Osiloskop, kita dapat mengamati dan menganalisa bentuk gelombang dari sinyal listrik atau frekuensi dalam suatu rangkaian Elektronika.

c. Voltmeter DC

Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.

Bahan:

a. MOSFET

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah sebuah perangkat semionduktor yang secara luas di gunakan sebagai switch dan sebagai penguat sinyal pada perangkat elektronik. MOSFET adalah inti dari sebuah IC ( integrated Circuit ) yang di desain dan di fabrikasi dengan single chip karena ukurannya yang sangat kecil. MOSFET memiliki empat gerbang terminal antara lain adalah Source (S), Gate (G), Drain (D) dan Body(B).

b. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).

Tabel nilai warna pada resistor:

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Cara menghitung nilai resistor:

https://teknikelektronika.com/wp-content/uploads/2014/07/Kode-Warna-Resistor-5-gelang.png?x73837

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10ⁿ)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

c. Kapasitor

Fungsi dari kapasitor adalah Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik. Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current) Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current).

Satuan Kapasitansi Kapasitor adalah Farad, tetapi Farad merupakan satuan yang besar untuk sebuah Kapasitor yang umum dipakai oleh Peralatan Elektronik. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Farad menjadi pilihan utama produsen dalam memproduksi sebuah Kapasitor agar dapat digunakan oleh peralatan Elektronika. Satuan-satuan tersebut diantaranya adalah : Micro Farad (µF), Nano Farad (nF) dan Piko Farad (pF ).

Berikut ini adalah ukuran turunan Farad yang umum digunakan dalam menentukan Nilai Kapasitansi sebuah Kapasitor :

1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)

1µF = 1.000nF (nano Farad)

1µF = 1.000.000pF (piko Farad)

1nF = 1.000pF (piko Farad)

d. Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

e. Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

3. Dasar Teori [Kembali]

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah suatu transistor dari bahan semikonduktor (silikon) dengan tingkat konsentrasi ketidakmurnian tertentu. Tingkat dari ketidakmurnian ini akan menentukan jenis transistor tersebut, yaitu transistor MOSFET tipe-N (NMOS) dan transistor MOSFET tipe-P (PMOS). Bahan silicon digunakan sebagai landasan (substrat) dari penguras (drain), sumber (source), dan gerbang (gate). Selanjutnya transistor dibuat sedemikian rupa agar antara substrat dan gerbangnya dibatasi oleh oksida silikon yang sangat tipis. Oksida ini diendapkan di atas sisi kiri dari kanal, sehingga transistor MOSFET akan mempunyai kelebihan dibanding dengan transistor BJT (Bipolar Junction Transistor), yaitu menghasilkan disipasi daya yang rendah.

MOSFET mode peningkatan (Enhancement Mode) terdiri dari MOSFET p channel (tipe-p) dan MOSFET n channel (tipe n). MOSFET mode peningkatan ini pada fisiknya tidak memiliki saluran antara drain (D) dan source (S) nya karena lapisan bulk meluas dengan lapisan silikon oksida (SiO2) pada terminal gate atau gerbang (G). Mode peningkatan MOSFET memerlukan tegangan Gerbang-Source (VGS) untuk mengalihkan perangkat ON. Mode pengingkatan MOSFET setara dengan saklar NO (Normally Open).

Berdasarkan saluran yang digunakan, MOSFET dibedakan menjadi tiga yaitu NMOS, PMOS dan CMOS.

Transistor tipe MOSFET berbeda dengan transistor tipe MOSFET JFET yang menampilkan solusi grafis yang berbeda dari sebelumnya.MOSFET tipe n-chanel enhancement mempunyai arus drain yang sama dengan nol.

4. Problem[Kembali]

22. For the network of Fig. 7.94 , determine:

a. IDQ.

b. VGSQ and VDSQ.

c. V D and V S .

d. V DS .

answer :

23. For the voltage-divider configuration of Fig. 7.95 , determine:

a. IDQ and VGSQ.

b. V D and V S .

answer :

5. Example [Kembali]

Solution :

1. Plotting the Transfer Curve Two points are defined immediately as shown in Fig. 7.41 .

Solving for k , we obtain

k = ID(on)/(VGS(on) - VGS (Th))²

= 6 mA/(8 V - 3 V)²

= 6 × 10-³/25 A/V²

= 0.24 × 10-³ A/V²

For VGS = 6 V (between 3 and 8 V):

ID = 0.24 ×∆ 10-³ (6 V - 3 V)² = 0.24 ×∆ 10-³ (9)

= 2.16 mA

as shown on Fig. 7.41 . For VGS = 10 V (slightly greater than VGS(Th)),

ID = 0.24 × 10-³ (10 V - 3 V)² = 0.24 × 10-³ (49)

= 11.76 mA

For the Network Bias Line

VGS = VDD – IDRD

= 12 V - ID(2 k-) Eq. (7.37): VGS = VDD = 12 V 0 | ID =0 mA

Eq. (7.38): ID = VDD/RD= 12 V/2 k- = 6 mA | VGS=0 V

The resulting bias line appears in Fig. 7.42 .

At the operating point,

IDQ = 2.75 mA

VGSQ = 6.4 V

VDSQ = VGSQ = 6.4 V

2. Example 7.11 Determine IDQ, VGSQ, and V DS for the network of Fig. 7.44 .

Solution :

Eq. (7.39): VG = R2VDD/R1 + R2

= (18 M-)(40 V)/22 M- + 18 M-

= 18 V

Eq. (7.40): VGS = VG - IDRS = 18 V - ID(0.82 k-)

When ID = 0 mA, VGS = 18 V - (0 mA)(0.82 k-) = 18 V

as appearing on Fig. 7.45 . When VGS = 0 V,

VGS = 18 V - ID(0.82 k-)

0 = 18 V - ID(0.82 k-)

ID = 18 V/0.82 k- = 21.95 mA

VGS(Th) = 5 V, ID(on) = 3 mA with VGS(on) = 10 V

Eq. (7.34): k = ID(on) /(VGS(on) - VGS(Th))²= 3 mA/(10 V - 5 V)

= 0.12 × 10-3 A/V²

ID = k(VGS - VGS(Th))²

= 0.12 × 10-3(VGS - 5)²

which is plotted on the same graph ( Fig. 7.45 ). From Fig. 7.45 , IDQ - 6.7 mA VGSQ = 12.5 V

Eq. (7.41): VDS = VDD - ID(RS + RD) = 40 V - (6.7 mA)(0.82 k-+ 3.0 k)

= 40 V - 25.6 V

= 14.4 V

6. Pilihan Ganda [Kembali]

1. MOSFET menggabungkan bidang _______ & _________

a) efek medan & teknologi MOS

b) semikonduktor & TTL

c) teknologi mos & teknologi CMOS

d) tidak ada yang disebutkan

2. Pilih pernyataan yang benar

a) MOSFET adalah perangkat unipolar, tegangan terkontrol, dua terminal

b) MOSFET adalah perangkat bipolar, arus terkontrol, tiga terminal

c) MOSFET adalah perangkat unipolar, tegangan terkontrol, tiga terminal

d) MOSFET adalah perangkat bipolar, saat ini dikendalikan, dua perangkat terminal

3. Parameter pengendali di MOSFET adalah

a) Vds

b) Ig

c) Vgs

d) Is

7. Prinsip Kerja [Kembali]

Tujuan dari MOSFET adalah mengontrol Tengangan dan Arus melalui antara Source dan Drain. Komponen ini hampir seluruh nya sebagai switch. Kerja MOSFET bergantung pada kapasitas MOS. Kapasitas MOS adalah bagian utama dari MOSFET. Permukaan semikonduktor pada lapisan oksida di bawah yang terletak di antara terminal sumber dan saluran pembuangan. Hal ini dapat dibalik dari tipe-p ke n-type dengan menerapkan tegangan gerbang positif atau negatif masing-masing. Ketika kita menerapkan tegangan gerbang positif, lubang yang ada di bawah lapisan oksida dengan gaya dan beban yang menjijikkan didorong ke bawah dengan substrat.

Daerah penipisan dihuni oleh muatan negatif terikat yang terkait dengan atom akseptor. Elektron mencapai saluran terbentuk. Tegangan positif juga menarik elektron dari sumber n dan mengalirkan daerah ke saluran. Sekarang, jika voltase diterapkan antara saluran pembuangan dan sumber, arus mengalir bebas antara sumber dan saluran pembuangan dan tegangan gerbang mengendalikan elektron di saluran. Alih-alih tegangan positif jika kita menerapkan tegangan negatif, saluran lubang akan terbentuk di bawah lapisan oksida.

8. Gambar rangkaian [Kembali]

Rangkaian 1