Dual Gate MOSFET – Transistor de Efeito de Campo de Metal-Oxido-Semicondutor com Duplo Portão
Os MOSFETs de porta dupla são uma forma de MOSFET com duas portas – eles podem ser usados para fornecer isolamento adicional entre dreno e porta e como misturadores para aplicações de RF.
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O MOSFET de porta dupla é uma forma útil de MOSFET que pode fornecer algumas vantagens distintas, especialmente em aplicações de RF.
O MOSFET de porta dupla pode ser considerado da mesma forma que o tubo de vácuo tetrode ou a válvula termiônica. A introdução do segundo eletrodo de controle reduziu consideravelmente o nível de capacitância de realimentação entre os circuitos de entrada e saída do dispositivo. Desta forma é possível fazer amplificadores muito mais estáveis.
Além disso, o portão adicional permite que o MOSFET de portão duplo seja usado em circuitos de misturador de RF ou multiplicador de RF.
Símbolo do circuito MOSFET de porta dupla
O símbolo do circuito do MOSFET de portão duplo expande o MOSFET de portão único básico e adiciona um segundo portão à entrada.
O modo de aprimoramento e depleção, bem como os dispositivos de canal N e P podem ser descritos, embora os dispositivos de canal P tendam a não ser muito usados para aplicações de RF porque a mobilidade do buraco é muito menor do que a mobilidade do elétron.
Os símbolos básicos do circuito MOSFET de porta dupla são mostrados abaixo:
O MOSFET de porta dupla pode ser usado em várias aplicações, incluindo misturadores/multiplicadores de RF, amplificadores de RF, amplificadores com controle de ganho e similares.
Estrutura MOSFET de porta dupla
O MOSFET de porta dupla tem o que pode ser chamado de construção de tetrodo, onde as duas grades controlam a corrente através do canal.
As diferentes portas controlam diferentes seções do canal que estão em série umas com as outras.
Aplicações MOSFET de porta dupla
Os MOSFETs de porta dupla são usados em muitas aplicações. Seus atributos e características significam que eles podem fornecer algumas vantagens distintas para algumas formas de circuito.
- Amplificador de RF: MOSFETs de porta dupla são capazes de operar com desempenho aprimorado como amplificadores sobre FETs de porta única. O MOSFET de porta dupla permite que um amplificador cascode de dois estágios seja construído usando um único dispositivo.
O amplificador em cascata ajuda a superar o efeito Miller onde a capacitância está presente entre os estágios de entrada e saída. Embora o efeito Miller possa estar relacionado a qualquer impedância entre a entrada e a saída, normalmente o mais crítico é a capacitância. Essa capacitância pode levar a um aumento no nível de capacitância de entrada experimentado e em amplificadores de alta frequência (por exemplo, VHF e UHF) também pode levar à instabilidade.
O efeito é superado usando um amplificador em cascata usando um único FET de porta dupla. Nesta configuração, polarizar a porta do lado do dreno em potencial constante reduz a perda de ganho causada pelo efeito Miller. Os efeitos do acoplamento capacitivo entre a entrada e a saída são praticamente eliminados.
- Neste circuito, a seção FET inferior ou de entrada está em uma configuração de fonte comum auto-polarizada. A seção FET superior ou de saída é configurada em uma configuração de porta comum polarizada por divisor de tensão.
Efetivamente, um amplificador em cascata é um amplificador de dois estágios formado por um amplificador de transcondutância que é seguido por um buffer de corrente. Isso fornece um alto nível de isolamento de entrada-saída, alta impedância de entrada, alta impedância de saída, maior ganho ou maior largura de banda quando comparado a um amplificador de estágio único.
Um amplificador cascode usando um MOSFET de porta dupla é comumente usado em front-ends de receptores de rádio. Nessas aplicações, o MOSFET de porta dupla é operado como um amplificador de fonte comum com a porta primária, ou seja, porta 1, G1 conectada à entrada e a segunda porta, G2 aterrada em RF por meio do capacitor. - Mixer/multiplicador de RF: O MOSFET de porta dupla é capaz de fornecer uma base para um mixer de RF. A operação do MOSFET de porta dupla permite que o oscilador local e as entradas de sinal de RF sejam acomodados. Conforme mostrado no circuito abaixo, o sinal de RF é normalmente aplicado à porta 1 e o oscilador local à porta 2.
A operação deste circuito MOSFET de porta dupla é relativamente fácil de entender. O sinal de RF aparece na porta 1 e controla a corrente do canal da maneira normal. No entanto, o sinal do oscilador local de nível muito mais alto é aplicado à porta 2 e sobrepõe seu efeito à corrente do canal.
- Controle de nível/ganho: A saída do MOSFET de portão duplo é proporcional à entrada em ambos os portões. Com um nível constante na porta 1, por exemplo, variar a tensão na porta 2 alterará o nível de saída. Assim, o MOSFET de porta dupla pode ser usado para fornecer controle de ganho linear.
O MOSFET de porta dupla é um componente útil para ser incorporado em projetos de circuitos quando apropriado. Embora os FETs de porta única sejam de longe os mais usados, as características do MOSFET de porta dupla podem fornecer algumas melhorias muito úteis no desempenho em algumas aplicações.
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