EEE 215 - TEKNOLOGI SEMIKONDUKTOR JUN 1993.

(1)

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

Peperilsaan Semester Tambahan Sidang ^1992193

Jun 1993

EEE _?15- Teknologi Semikonduktor

Masa : [3 jam]

ARAI{ A}.I

KEPADA CALON:

Sila pastikan bahawa kertas peperiksaan

ini

mengandungi 7 muka surat beserta Lampiran

I

_Qmukasurat) bercetak dan

ENAlvl

⁽⁶⁾soalan sebelum anda memulakan peperiksaan

ini.

Jawab

LIMA

(5) soalan.

Agihan

markah

bagi

setiap soalan

diberikan di sut

sebelatr kanan sebagai ^peratusan daripada markatr keseluruhan yang diperuntukkan bagi soalan berkenaan.

Iawab kesemua soalan di dalam Bahasa Malaysia'

19

...2t-

(2)

-2-

IEEE 215I

l. (a) Lakarkan 3.litar

asas

yang boleh digunakan untuk memincang

satu transistor kesan medan

GET)

^Tunjukkan^semua

polariti

^voltan^{dan arah}

arus bagi setiap

litar di

^atas.

(c)

(6 markah)

Perbandingkan

litarJitar

^pincang

di

atas

dari

sudut

(urang)

perbezaan antaf,a lp(max) dan Ip1s1n1 dengan menggunakan lakaran

ciri-pindah

dan garis beban bagi

s*iap

s1tu kes.

(9 markah)

Apakah yang dimaksudkan ^denganJFET sebagai satu peranti _teroperasi voltan dan kenapa ia juga dikenali sebagai peranti ciri-kutub.

(5 markah)

(a)

Dengan menggunakan satu

litar

^asasseperti rajah

21,

tunjukkan bahawa FET boleh digunakan sebagai penguat

voltan,

Andaikan

nilai Rt =

6 kQ,

Vop =20Y,lu=2 mA

^dan

fanskealiril gm:200

^ps'

R4jah 2.1

(8 markah)

...31-

20 I

(b)

I

2.

(3)

o)

-3-

IEEE

2lsl

Berikan takrifan

ciri

pindah dan transkealiran bagi suatu

FET.

Seterusnya dengan menggunakan samada

lakaran ciri pindah AT.{U

^persamaan,

tunjukkan

bagaimana

nilai

transkealiran

ini boleh

ditentukan

bagi

suatu

tansistor

kesan medan.

(6 _markah)

Lakarkan satu

litar

suis

MOSFET'terganding-terus' jenis

^tertambah^dan

tunjukkan

semua

polariti voltan

dan arah arus serta

bentuk voltan

^pada terminal kemasukan dan keluaran, Terangkan dengan ringkas operasi

litar

pensuisan

ini.

(6 markah)

Terangkan secara ringkas ciri-ciri dan operasi CMOS

^dengan

menggunakan gambaran dan lakaran (tidak mengikut skala)

^seperti hubungan

I/O,

konfigUrasi asas dan pandangan keratan (sectional

view)

peranti.

(6

ma*ah)

Lakarkan tiga jenis litar

asas

bagi memincang satu peranti MOSFET

tertambah

jenis-n.

Tandakan dengan

jelas

semua

nilai-nilai voltan

dan arus

yang penting,

Sebutkan kenapa

litar pincang-sendiri tidak

^boleh

digunakan dalam peranti jenis

ini.

(8 markah)

fl

J.

(c)

(a)

(b)

2t

.,.41-

(4)

4.

(c)

(a)

-4-

_IEEE

21sl

R4tah ^3.1

Dengan merujuk kepada rajah 3.1, sekiranya diberikan nilai VCS(ofl = -4V

dan

Ipgg =

12

mA

tentukan

Vpp(min) untuk

operasi arus

malar.

Sekiranya

Voo

dinaik*an ke 15V, apakah

nilai

anrs salir

Ip?

(6 markah)

Lukiskan pandangan keratan (sectional

view)

JFET saluran-n dengan dua- elektrod get

bersimetri.

^Tunjukkanarus-arus dan bateri-bateri pincangan

AT.

Lukiskan satu rajah berasingan bagi menunjukkan taburan ^caslapisan susutan apabila jepitan (pinch-off) berlalru.

(a markah)

Lakarkan tidak mengikut skala, ciri-ciri l-V JFET saluran-n

apabila

VGs:

^O,^-1,^-2^dan

-3V.

Namakan kawasan-kawasan berlainan pada

ciri- ciri

^itudan terangkan secara ringkas.

(6 markah)

Satu

litar

pincang pembahagi-upaya berkehendakkan arus

salir

maksima 25

mA

dan voltan salir-punca

minima 7V.

Sekiranya voltan sumber ialah 25

V dur

ciri-pindah

FET

seperti ^raJah

4.1.

Rekabentuk

litar ini

dnn

pilih nilai

perintang piawai.

(b)

(c)

22

^...51-

(5)

jl--*

i .f--

il

lmA

r8

i

__l_

il

t'

-'---

I

|

,--+

^*.

I

*+-.--i

IEEE

2lsl

R4iatt 4.1

(10 markah)

Satr JFET saluran-n dipincang dengan

nilai

VAS =

-1.5V

dan IO = 2.9mA.

Sekirurya

Ipss

= ^7,5

mA

tennrkan

nilai Vpd- gr.

(6 markah)

Lakarkan satu pandangan keratan (section

view), ciri

pindatr dan

ciri salir bagi

suatu

MOSFET te$usut jenis-n.

Tandakan dengan

jelas

_semua

parameter-pafameter penting

di

atas kAiga-tiga rajah dan terangkan secara ringkas perihal peranti jenis

ini.

(6 markah)

Lg

-5-

(a)

(b)

5.

...61-

(6)

-6-

IEEE 215l

6.

(c)

Tentukan

titik

operasi bagi suatu penguat FET saluran-n seperti Rajah

5.l.

* Vop : l6V

RD

4.IKf,J

]*vo

1'--l Vp--6v Iorr - 5mA

Rs cs

.2KA

^l0F,F

R4Jah 5.1

(8 markah)

(a)

Dengan menggunakan pefsamaan antara

Ip

dan

V65

seperti berikut:-

ID-Iorr(' +)t

Lakarkan

lenglung

ciri-pindah bagi suatu FET yang mempunyai

nilai

arus salir-punca

l2 mA

pada

nilai VcS: 0V

dan voltan

jepit +V'

(6 markah) RG

I.8MQ

2,4,

...6/-

(7)

I -7 -

IEEE

2lsl

(b)

^Tentukan

nilai

Rg yang diperlukan

bagi

memincang

kendiri

suatu JFET dengan

nilai

^Iss,s,= 25

mA

dan

Vgvqff): 15V. Vcs

dikehendaki bernilai 5V.

(6 markah)

(c)

Satu

litar

suis JFET seperti Rajah

6.1

mesti mempunyai

nilai VpS tidak melebihi

100

rnV

apabila transistor dihidupkan (transistor

ON). Voltan sumberVDD=lSVdanJFET2N486lperludigunakan.CarinilaiRndan pilih nilai piawai,

Tennrkan juga amplitud voltan masuk yang bersesuaian dan

pilih

nilar rintangan untuk R6.

+ vpp

Rajah ^6.1

(8 markah)

- oooOooo

-

f,q'

(8)

LAMPIRAN

_[EEE

2ls]

.P lrl'*

Types 2N4856 Through 2N4861

N-Channel Field-Effect Transistors

rYrr|tru(Al

il.cftAililn

;fiD.trncr rnrl|sFtott

fon ilrGl|.spttD cotilturATon AilD C[oppn A?pucAilol{t

2tft59

Fonncrly

ftlsitl o lor

r*tcnl:

lj o ilor

(2ll{t56, 2t{t5g)

o lor

lotorl: 0.21 nA

itcr

'mrchonlcal dolo

'cbrofulr mcllmum Toflntr or 2!tG fm-clr t.mpa?otur. (unlor orhrrwlro notrd)

,f,aara tlaatt ttfaatt tltrlfa0

traltl tltatal

Drcin.Gorc Voltogc . . . .oV 3Ov

Drcin,Sourcc Voltogc ,o v 30 v

Rcvarrc Gote.Sourcc Voltoga . <aO V ^_30V

Forword Golr Cuncnt . . . <-50 mA-*--;'

Conlinuoul Drvicc Di$ipotion ot (or bclow) 25'C Frrc.Air l.mp.rotur. (Scr Notc l) +-060 nW---)

Storsgc f.mp.rotur. long. . , -65.C iD 200rC

tcod fcnpcrolurr Xr tnch from Co36 lor l0 Sccondr . +-3OO.C--->

l0ll | &rh lir{lt t. ltt.l lil..ir tiFr.r{ J rL r.h.f _l.arf/an.

.l.ak.ld Jl!t( r.jrt.rrd (|.

'Courtesy ^{of Texas}lnstruments, Incorporatcd lt|t o^lt t3 tN alecrilc^! coxr^cl wttx rxE cASt r ueorffi uT

fii8+----.|

_lc.Fill ^|

, I r'r---"-11 ./l rrT l e# _mua:tl&i9|

| lE:

tlllF-c I-._l

l-is'l

rtt ,fot( r0.lt l|t:|lrort tt! rota! rlt |'fl.t(rttt e ltlErdr l|i

x act- m$otnm

,lcw

iji

'27

(9)

LAMPIRAN

_IEEE

21sl

(Continuedl

roltcfrlcol chcroctorlrtlcr nf iI.C flre-olr t.mp.?!lrra ^(snbrrothorwb notodl

ralattllr nlt coxD|lto||t lra'llL tl{aaJt ttaatll tr'Olt tlraLo ttaatal

nrr tt rtr tr

ldr.bxr

Ytllctt ;-11-, ^y.gq., le = -lll. lm=.0

-{

--{ -4 _-te .T _-t0 Y

a

, ^aatalnff{

'alt (*r{t

lar = -llt, Im = ⁰ {.tt 4.lt -0.t, .l

tc: = -'0 f. to! = ^0,

t. = l'.t( ^-0.t 4t 4t rl

Vat=-llv,v*=0 -{ It -{.tt 4.7t rt

Ver = -lt f, ^for= ^0,

l^ = ^tto't ^4.t {.t 4l t^

, ^0r.h^(rl.ll 'Ol.f0 (rrmt

Ypr = ^Itt, v-OS. = -l! ^l. ^0.lt ^!.t, 0tt t.lt 0.lt 0.tt nr

VDs - ^ItV, ftr ₌_-10Y

t^=l'a'(

-,-

0t !., 0.t 0.t !.t !.t tl

grl..td..

tclm

6"111 y.rr.t ^YOt= lrv, ^lo= 0trl ^..4 -10 -l ^-.4 -at -1 { -10 -t ^-"4 -aa -l ^Y

l..a.3ata.

lOtS Y.ll.l.

!rrh (rDl

vos = ^llt. V6t = ^0,

tr. Lh t ^l0 t0 lo tr0 !0 ,0 to t0

Dr.ir.i.{(.

Volajt Or-lr.i.

V.ll.l.

lo = l!il, ^Yer= ⁰ ^0.tt 0.t, v

16 = l!il, lar = ⁰ ^t.l0 ^t.ll f

lo=trl. fac=0 0.t0 c.l0 v

ln.lLla|'.l trd..lirr iddol

oi.tral lalidi.a

Yer=!, lo=0,

l=llltt ^,t ^It ^T ^2t

{

^aa o

(r{.ld(.

r lld.(lrrlll ',r. Inil

(....ira.^

Yea = ^-10I, lo3 = ^1,

l=llr, ^ll ^tl ^la ^ll ^ll ^ll ^d

(-m-lo.aa , llid.ft.rll rraa liada trdrlar

ftxltilr

Ye: = ^-10l, vot = ^0,

| = lllr Î Î Î â I aj

'twlt.hlna chc?oGf.rbll3r crt 2t'C fr...olr l.mp.?!lur.

talaltltl Itll COI'.DIrloflt

ll'lalL

txaa!l ^traatttt}{ataa til{3t txrlr _ut{|l

TAI nlr fax

lfl{r

ldnt o.1' ll1 ^Yoo= ^l0^Y,

'ddr -

vcga = ^o,

til tiFr. I ^vclol0⁼

In rr 6rnr. netr;

i ^l0rr nilltt, ^ilaaal I ^rir Inox, il.rU

(-re r 1nrrr. rrnrl { -. ^vfl.trr. ^tr.|aol I <v(ir.|r|.t|.|r|t

a a t! t

I, llr. lh. a tc na

lrl lrre'0lf lia t, t0 t6 !t

l0lt !r llir _,f,r-al.ri4t h 6erl nin| trls l.(irilFt. l, * lE d. tlt .nl. < ^laii'.

.ldi..r.r _Jtot(r.irt.ra ad.

?lla. ^@mlrd rrl5; ar.(l [l$r r.rt tllttrlt rill rmthr, t ^r6rld.

"28