¿Cómo se desarrolla la diferencia de voltaje cuando el MOSFET está polarizado con la fuente de corriente?

Tengo un circuito en LTSPICE que funciona como se desea, pero no pude entender cómo funciona. Básicamente, tengo un circuito NMOS que se muestra a continuación (fig. a):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Aquí hay algunos valores que calculé previamente para este transistor específico: (Por barrido de CC de Vgs en condición de saturación (Uds> Ugs-Ut)):

  • Cuando Vgs=0.8V, Id=63uA
  • Cuando Vgs=1V, Id=104uA
  • Cuando Vgs=1.2V,Id=151uA

Ahora, si quisiera hacer una polarización actual, configuro la corriente (polarización actual) y obtengo los Ugs correspondientes en el mismo transistor y luego distribuiría estos Ugs a un transistor cercano para polarizar (polarización de voltaje). No estoy seguro si esto enlaza con el concepto de los Mirrors actuales.

El concepto que no puedo entender es "¿Cómo desarrolla el transistor los Ugs con una corriente dada?" Más específicamente, en el esquema dado, ¿Cómo se desarrolla automáticamente el Vgs (= 0.8V) con la corriente dada de 63 uA? Esto parece obvio si vinculo el valor calculado a 0.8V para que sea 63 uA pero no puedo para comprender cómo MOSFET desarrolla este voltaje.

¿Es como cuando enviamos una corriente específica al transistor, el transistor establece una resistencia (igual a Vgs/Id) y crea este voltaje en Gate?

Entonces, en MOSFET en la región de saturación, la estructura del canal interno se ve así: (fig. b)ingrese la descripción de la imagen aquí

En el circuito anterior, Vgd=0. Entonces, según esta publicación, Por qué ocurre MOSFET Pinchoff , aunque el canal no se forma en el punto de drenaje de la puerta, no hay restricción en el flujo de corriente. Entonces, ¿se está desarrollando el voltaje debido a la forma del canal (más en la fuente y menos en el drenaje)?

Ahora, el KVL debería ser, Voltaje total, Vt=Vgd+vgs. Dado que Vgd=0, Vgs=Vt-(tensión de umbral)?. Entonces, en general, veo que el MOSFET actúa como una resistencia (cuyo valor cambia según la corriente impulsada) o como un medio que permite la corriente de una manera específica (pendiente en el sustrato p en la figura (b) ) que crea un potencial de fuente de puerta con el Id dado.

¿Es correcto el análisis anterior? ¿O me estoy perdiendo algo? (Y para la curiosidad, ¿por qué la fuente de corriente tiene una dirección negativa?)

Respuestas (1)

En un MOSFET conmutado como diodo, se está produciendo una retroalimentación local.

Imagine que la fuente actual es de 100 uA, entonces Id = 100 uA. Ahora, ¿qué pasaría si el Vgs de ese transistor fuera muy alto, mucho más alto que Vt. ¿Qué pasaría?

Casi no habría voltaje a través de Vds, ¿verdad?

Dado que Vds = Vgs en este circuito, lo anterior no puede ser cierto. Vds no puede ser muy pequeño.

¿Qué será Vds entonces?

Bien igual a Vgs (obviamente), por lo que Vds debe terminar en un valor que resulte en un Vgs que haga que Ids = 100 uA fluyan.

Supongamos que esto sale mal por alguna razón y terminamos con un Vgs que es un poco demasiado bajo, lo que hace que el NMOS quiera hacer un flujo de 90 uA en lugar de 100 uA.

Entonces, 100 uA provienen de arriba (fuente actual), 90 uA se extraen de abajo (NMOS). Ahora, ¿qué sucede con el voltaje en el drenaje del NMOS?

El voltaje aumentará porque la fuente de corriente insiste en hacer que fluyan 100 uA, por lo que aumenta el voltaje con la esperanza de que el NMOS conduzca más para permitir que fluyan 100 uA en lugar de solo 90 uA.

Este aumento de voltaje significa que Vds aumenta, por lo que también aumenta Vgs. Y AHA nuestro Vgs era un poco bajo. Esa es la retroalimentación en acción, Vgs aumenta automáticamente si es demasiado bajo.

Lo mismo es cierto para un Vgs que es demasiado grande, entonces el NMOS quiere conducir más corriente, por ejemplo, 110 uA. Eso haría que Vgs fuera más bajo, lo que haría que el NMOS extraiga menos corriente para que los 100 uA se reduzcan a 100 uA.

Gracias por la respuesta. Pero la prueba es ligeramente no directa. Proviene de la suposición de que Ugs ya tiene algo de voltaje, lo que dificulta su seguimiento. De todos modos, ¿qué tipo de configuración de retroalimentación es? ¿Es una conexión de retroalimentación Serie-Serie?
la suposición de que Ugs ya tiene algo de voltaje lo que hace que sea difícil de seguir ¿ Por qué? Si lo desea, use el mismo razonamiento para Vgs = 0. Entonces, el NMOS está apagado , no conduce en absoluto . Entonces, ¿qué sucede cuando se obtienen 100 uA desde arriba? ¿De qué sirve categorizar el tipo de retroalimentación? Lo importante es cómo funciona . Uso retroalimentación todo el tiempo en mis circuitos, pero nunca pienso "Oh, esto es retroalimentación en serie en derivación o en derivación en serie". Prefiero concentrarme en entender cómo funciona en lugar de darle un nombre.
Bueno, cuando la corriente ingresa al drenaje, no va al terminal de la puerta (ya que Ig = 0 en MOS). Tiene que pasar por el Drenaje y salir de la fuente. Dado que MOSFET es el primero en apagarse y cuando intenta ingresar más corriente desde el drenaje, la corriente se atasca un poco en el drenaje y aumenta el potencial de drenaje de puerta, es decir, aumenta Vds (= Vgs). Ahora, dado que Vgs también aumenta, la corriente fluye. Parece que ahora lo entiendo!!!
Bueno, si conocemos el tipo de retroalimentación, es útil para la generalización. Porque veo que la resistencia de entrada/salida también se generaliza para el tipo de retroalimentación (aumenta/disminuye por factor de retroalimentación). Por eso lo estaba buscando.
Tiene que pasar por el Drenaje y salir de la fuente. ¿Y eso también es cierto cuando Vgs = 0? ¿Cómo puede fluir una corriente cuando no hay canal ? ¿Hay un canal?
No es cierto para Vgs = 0, pero el hecho de que entre más corriente en el drenaje y se atasque en el terminal de drenaje puede aumentar el potencial en el terminal de drenaje. Entonces, efectivamente (el voltaje entre el drenaje y la fuente) aumenta, lo que significa que Vgs también aumenta.
Sí, lo entiendes ahora, no puede fluir corriente cuando Vgs = 0, por lo que la fuente de corriente eleva el drenaje (en voltaje) hasta que Vgs permite que fluya la corriente.
¿Cómo se desarrolla la diferencia de voltaje cuando el MOSFET está polarizado con la fuente de corriente?
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