EPAD MOSFET 是一種有源器件，可在大量設(shè)計(jì)中用作基本電路元件。有許多電路可以利用它們。使用這些 EPAD MOSFET 器件的潛在設(shè)計(jì)和用途的數(shù)量?jī)H受設(shè)計(jì)人員的需求和想象力的限制。

在選擇產(chǎn)品系列的特定成員時(shí)，通常有一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)對(duì)特定應(yīng)用具有壓倒性重要性的規(guī)格或特征。由于閾值電壓 Vgs(th) 是基本的器件規(guī)格，因此它的選擇決定了相當(dāng)多的關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)可能是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方式的基礎(chǔ)。

其中一些關(guān)鍵參數(shù)和注意事項(xiàng)包括：

1. 輸入和輸出電壓之間的電壓電平關(guān)系

2. 電源(或多個(gè)電源)所需的工作電壓

3. 所需的頻率響應(yīng)

4. 所需的信噪比

5. 設(shè)計(jì)所需的靜態(tài)電流

6 . 整體功耗

7. 輸出驅(qū)動(dòng)及其他輸出特性，如電壓擺幅、電流等。

一旦確定了系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，就可以選擇一個(gè)或多個(gè)合適的 EPAD MOSFET 系列成員。不同的 Vgs(th) 器件可用于不同的功能塊。

以下是一些突出該產(chǎn)品系列功能的基本電路類型。

并聯(lián)連接

EPAD MOSFET 陣列有助于輕松并聯(lián)。例如，ALD110800 可以將所有 4 個(gè)漏極端子短接在一起，將所有 4 個(gè)源極端子短接在一起，并將所有 4 個(gè)柵極并聯(lián)在一起。該器件作為單個(gè) MOSFET 器件連接，電流輸出為 4 倍。同樣，雙 EPAD MOSFET 可以作為單 MOSFET 并聯(lián)以產(chǎn)生雙倍電流輸出。

EPAD MOSFET 隔離和(二極管)鉗位電路

許多電路需要將其輸入和輸入阻抗與輸出阻抗隔離，以便輸出負(fù)載不會(huì)干擾輸入信號(hào)。這有時(shí)可以通過(guò)使用晶體管緩沖器或運(yùn)算放大器緩沖器來(lái)實(shí)現(xiàn)，每一種都存在許多設(shè)計(jì)折衷。例如，使用 ALD110800 零閾值 MOSFET，可以提供這種隔離，同時(shí)提供偏置到與輸入電平相同范圍內(nèi)的電壓電平的電路輸出。這是零閾值 MOSFET 的基本能力。輸入和輸出電平也可以偏置在固定電壓附近，例如 0.0V。

如果沒(méi)有 ALD110800，設(shè)計(jì)輸入和輸出電平相同的應(yīng)用會(huì)很麻煩，并且需要許多組件和支持電路。在單位增益模式下使用運(yùn)算放大器可以完成這項(xiàng)工作，但也可能引入與使用運(yùn)算放大器相關(guān)的許多缺點(diǎn)。當(dāng)其中一些缺點(diǎn)成為嚴(yán)重的限制時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須考慮使用更簡(jiǎn)單的電路和分立 MOSFET，例如 EPAD MOSFET。

另一種基本電路是二極管鉗位功能。對(duì)于此類應(yīng)用，可以考慮使用 ALD110902 或 ALD110900 EPAD MOSFET，它們分別在 +0.20V 或 0.00V 開始傳導(dǎo)電流。由于這些 EPAD MOSFET 具有類似于二極管導(dǎo)通特性的高漏極電流與漏極電壓特性，因此可以通過(guò)連接漏極和柵極端子輕松構(gòu)建具有嚴(yán)格控制工作特性的二極管鉗位電路。

EPAD MOSFET 逆變器和緩沖器

一個(gè)基本的 EPAD MOSFET 逆變器由一個(gè)電阻器或一個(gè) MOSFET 負(fù)載和一個(gè) EPAD MOSFET 作為反相器件組成。通過(guò)選擇具有不同 Vgs(th) 的器件，可以創(chuàng)建在超低電壓水平、超低功率水平或兩者兼有的情況下運(yùn)行的逆變器。具有不同 Vgs(th) 的電壓和功率電平有無(wú)數(shù)種可能的組合，選擇由電路的任務(wù)決定。

有幾個(gè)例子來(lái)說(shuō)明一些可能性。在第一個(gè)示例中，基本逆變器的 V+ 僅為 200 mV，I+(max) = 0.24 uA，假設(shè)占空比信號(hào)為 50%，平均功率約為 25 nW(nanoWatt)。此基本逆變器的另一個(gè)示例將 Vgs(th) 更改為 0.4V，將負(fù)載電阻更改為 44MEG Ohm，從而使用相同的 200 mV 電源產(chǎn)生 2.3 nA 的平均電流和 0.45 nW 的功率。

使用基本反相器作為緩沖器可在輸入和輸出之間提供高度隔離。逆變器的輸入偏置電流指定為 5 pA 典型值和 30 pA 最大值。可以將輸入電壓偏置在對(duì)輸入源方便的水平。例如，如果輸入源是一個(gè)以地電位為中心的 50 mV 峰峰值信號(hào)，則使用 ALD110800 零閾值 EPAD MOSFET 可能有助于消除輸入電平移位級(jí)以及此類中間級(jí)可能增加的相關(guān)噪聲和失真信號(hào)。在第二個(gè)示例中，輸入是調(diào)制信號(hào)，耗盡模式 EPAD MOSFET 用于幫助將輸出偏置到所需的電壓電平和輸出阻抗。

通過(guò)使用適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻和選擇 EPAD MOSFET 系列的特定成員，可以設(shè)計(jì)基本緩沖器中的輸出電平以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷悍秶?。通過(guò)設(shè)計(jì)，輸出電壓可以偏置并轉(zhuǎn)換到任何電壓輸出電平和輸出擺幅范圍。

基本反相器還可以通過(guò)在線性區(qū)域中偏置 EPAD MOSFET 晶體管來(lái)充當(dāng)粗略的反相放大器。這種反相放大器功能更易于使用低閾值器件實(shí)現(xiàn)，例如 ALD110802 (Vgs(th) = 0.2V) 或 ALD110800 (Vgs(th) = 0.0V)。作為建議的偏置方案的一個(gè)示例，可以選擇輸出負(fù)載電阻，以便在 Vin = 0.0V 時(shí)輸出電壓標(biāo)稱為 V+/2。這種類型的反相放大器可以產(chǎn)生 5 倍到 12 倍的增益。

使用 EPAD MOSFET 的簡(jiǎn)單電壓源可以通過(guò)連接作為源極跟隨器的 EPAD MOSFET 實(shí)現(xiàn)，其中輸出電流由漏極到源極電流提供。該電路類似于使用雙極晶體管的經(jīng)典射極跟隨器。在這種情況下，由于 MOSFET 的輸入阻抗極高，輸入(源)電壓及其源阻抗與輸出電壓和輸出電流完全隔離。轉(zhuǎn)換后的阻抗 Vout 和 Iout 僅取決于 EPAD MOSFET 的輸入電壓和輸出阻抗。

EPAD MOSFET 邏輯門

通過(guò)對(duì)基本反相器的擴(kuò)展，可以使用 EPAD MOSFET 輕松實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的邏輯門，例如 NAND 和 NOR 門。雖然數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)不是 EPAD MOSFET 系列的主要應(yīng)用重點(diǎn)，但在某些情況下，在 0.4V 或更低電源下運(yùn)行的非常規(guī)邏輯功能可能會(huì)很有用。

EPAD MOSFET 系列器件配置為實(shí)現(xiàn)邏輯功能。單個(gè) EPAD MOSFET 四陣列可用于實(shí)現(xiàn)以復(fù)合配置連接的 NOR 和 NAND 門。

設(shè)計(jì) EPAD MOSFET 邏輯的一個(gè)關(guān)鍵考慮因素是確定將為邏輯電路供電的可用 V+ 電源。當(dāng) V+ 電源電壓降至 400 mV 以下時(shí)，EPAD MOSFET 實(shí)際上很可能始終處于相同的“關(guān)斷狀態(tài)”。無(wú)論是“1”狀態(tài)還是“0”邏輯狀態(tài)，它們都偏向亞閾值區(qū)域。

例如，考慮 200mV 電源和閾值為 0.20V 的 EPAD MOSFET (ALD110802) 的情況。在輸出“1”狀態(tài)下，輸出接近 0.2V，EPAD MOSFET 工作在亞閾值區(qū)域的低端，漏極電流約為 19nA。在輸出“0”狀態(tài)下，EPAD MOSFET工作在亞閾值區(qū)域的高端，漏極電壓接近0.0V，漏極電流約為230nA。當(dāng)連接多個(gè) EPAD MOSFET 以構(gòu)建邏輯門時(shí)，“0”狀態(tài)電流和電壓電平以及“1”狀態(tài)電流電平都必須滿足所需的輸出電壓和工作溫度范圍標(biāo)準(zhǔn)。

任何電路配置中的漏極電流都取決于實(shí)際的電路拓?fù)?。?shí)現(xiàn)的這種邏輯門的工作頻率取決于工作電壓和在“1”邏輯狀態(tài)和“0”邏輯狀態(tài)之間切換的電流量。

隨著電源電壓降低到 0.2V 以下，邏輯開關(guān)的可用電壓和電流裕度相應(yīng)降低，并且可以使用這種邏輯門的環(huán)境變得更加有限和關(guān)鍵。例如，在 0.1V 電源下，“1”和“0”狀態(tài)之間的電壓噪聲容限在第一個(gè)反相器級(jí)之后下降到大約 50 mV。然而，在再經(jīng)過(guò)幾個(gè)反相器級(jí)之后，這個(gè)電壓噪聲容限逐漸下降到大約 20 mV。

設(shè)計(jì)邏輯功能時(shí)要考慮的因素有：

* 閾值電壓和器件輸出容差

* 電源電壓容差

* 定義為“1”和“0”電平可接受的輸出電壓電平范圍

* 工作溫度范圍

* 所需的邏輯級(jí)數(shù)和噪聲容限

EPAD MOSFET 開關(guān)

EPAD MOSFET 在以適當(dāng)?shù)臇艠O電壓開啟時(shí)充當(dāng)開關(guān)，其中在漏極和源極端子之間形成導(dǎo)電溝道。源極端子作為輸入，漏極端子作為輸出。開關(guān)的導(dǎo)通電阻取決于由柵極電壓控制的通道導(dǎo)通電流。在這種情況下，如果使用增強(qiáng)模式器件，則可以在柵極端子上使用正偏壓開啟開關(guān)，同時(shí)信號(hào)從源極傳播到漏極。只要用戶考慮到與開關(guān)的通道導(dǎo)通電阻相關(guān)的輸入和輸出阻抗水平，信號(hào)本質(zhì)上可以是數(shù)字的也可以是模擬的。

通過(guò)將柵極接地或?qū)艠O電壓設(shè)置為低于閾值電壓 0.4V 或更低，可以關(guān)閉開關(guān)。開啟時(shí)，開關(guān)可以將信號(hào)電壓傳遞到柵極電壓減去 Vgs(th)。當(dāng)使用 EPAD MOSFET 陣列系列應(yīng)用時(shí)，EPAD MOSFET 開關(guān)的最小工作電壓受關(guān)態(tài)泄漏電流的限制。在這種情況下，使用前面提到的亞閾值特性，模擬或數(shù)字開關(guān)可以在 0.4V 至 0.2V 范圍內(nèi)的最小電源下運(yùn)行。