التوصيل تحت العتبة

الموسوعة الحرة

تسرب ما دون العتبة في ترانزستور تأثير المجال من النوع n

التوصيل تحت العتبة أو التسريب تحت العتبة أو تيار المصرف تحت العتبة هو التيار بين المصدر والمصرف لترانزستور MOSFET عندما يكون الترانزستور في منطقة تحت العتبة، أو منطقة الانعكاس الضعيف ، أي عندما تكون جهود البوابة إلى المصدر أقل من جهد العتبة . [ 1 ]

يُحدد جهد العتبة مقدار التوصيل تحت العتبة في الترانزستور ، وهو أقل جهد بوابة مطلوب لتبديل حالة الجهاز بين التشغيل والإيقاف . مع ذلك، ولأن تيار المصرف في ترانزستور MOS يتغير أُسّيًا مع جهد البوابة، فإن التوصيل لا ينعدم فورًا عند بلوغ جهد العتبة، بل يستمر في إظهار سلوك أُسّي بالنسبة لجهد البوابة تحت العتبة. عند رسم تيار المصرف تحت العتبة مقابل جهد البوابة المُطبق، يُظهر ميلًا لوغاريتميًا خطيًا ، يُعرف بميل تحت العتبة . يُستخدم ميل تحت العتبة كمؤشر لكفاءة التبديل في الترانزستور. [ 2 ]

في الدوائر الرقمية، يُنظر إلى التوصيل تحت العتبة عمومًا على أنه تسريب طفيلي في حالة من المفترض ألا يكون فيها توصيل. أما في الدوائر التناظرية منخفضة الطاقة، فإن الانعكاس الضعيف يُعد منطقة تشغيل فعالة، والتوصيل تحت العتبة هو نمط ترانزستور مفيد تُصمم وظائف الدائرة بناءً عليه. [ 3 ]

تاريخيًا، في دوائر CMOS، كان جهد العتبة ضئيلاً مقارنةً بنطاق جهد البوابة الكامل بين جهد الأرض وجهد التغذية، مما سمح بجهود بوابة أقل بكثير من جهد العتبة في حالة الإيقاف . ومع انخفاض جهد البوابة مع تصغير حجم الترانزستور ، تقلصت مساحة تأرجح جهد البوابة دون جهد العتبة بشكل كبير، وأصبح التوصيل دون العتبة جزءًا مهمًا من تسرب الترانزستور في حالة الإيقاف. [ 4 ] [ 5 ] بالنسبة لجيل تقني بجهد عتبة 0.2 فولت، يمكن أن يمثل التوصيل دون العتبة، إلى جانب أنماط التسرب الأخرى، 50% من إجمالي استهلاك الطاقة. [ 6 ] [ 7 ]

إلكترونيات ما دون العتبة

تستغل بعض الأجهزة التوصيل دون العتبة لمعالجة البيانات دون تشغيلها أو إيقافها بالكامل. حتى في الترانزستورات القياسية، يتسرب قدر ضئيل من التيار حتى عند إيقاف تشغيلها تقنيًا. وقد تمكنت بعض الأجهزة التي تعمل دون العتبة من العمل بنسبة تتراوح بين 1 و0.1 بالمئة من طاقة الرقائق القياسية. [ 8 ]

تسمح عمليات التشغيل منخفضة الطاقة هذه لبعض الأجهزة بالعمل بكميات صغيرة من الطاقة التي يمكن الحصول عليها دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي، مثل جهاز مراقبة تخطيط القلب الكهربائي القابل للارتداء والذي يمكن تشغيله بالكامل على حرارة الجسم. [ 8 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ تسيفيديس، يانيس (1999). تشغيل ونمذجة الترانزستور MOS (2  ed.). نيويورك: ماكجرو هيل . ص. 99 . رقم ISBN  0-07-065523-5.
  2. ↑ فيزياء أجهزة أشباه الموصلات ، إس إم سزي. نيويورك: وايلي، الطبعة الثالثة، بالاشتراك مع كوك ك. نج، 2007، الفصل 6.2.4، صفحة 315، رقم ISBN 978-0-471-14323-9.
  3. ↑ فيتوز، إريك أ. (1996). "أساسيات تصميم الدوائر التناظرية منخفضة الطاقة" . في: تومازو، كريس؛ باترسبي، نيكولاس سي؛ بورتا، سونيا (محررون). دروس في الدوائر والأنظمة . جون وايلي وأولاده . ص 365-372 . ISBN  978-0-7803-1170-1.
  4. ↑ سودريس، ديميتريوس؛ بيجيه، كريستيان؛ غوتيس، كوستاس، محرران. (2002). تصميم دوائر CMOS منخفضة الطاقة . سبرينغر. ISBN 1-4020-7234-1.
  5. ↑ ريندرز، نيلي؛ ديهان، ويم (2015). كُتب في هيفرلي، بلجيكا. تصميم الدوائر الرقمية الموفرة للطاقة بجهد منخفض للغاية . الدوائر التناظرية ومعالجة الإشارات (ACSP) ( الطبعة الأولى). تشام، سويسرا: دار نشر سبرينغر الدولية، سويسرا . doi : 10.1007/978-3-319-16136-5 . ISBN  978-3-319-16135-8ISSN 1872-082X . LCCN 2015935431 .​  
  6. ↑ روي، كوشيك؛ يو، كيات سينغ (2004). أنظمة VLSI الفرعية منخفضة الجهد والطاقة . ماكجرو هيل بروفيشنال . الشكل 2.1، صفحة 44. ISBN 0-07-143786-X.
  7. ↑ الهاشمي، بشير م.، محرر. (2006). النظام على شريحة: إلكترونيات الجيل القادم . مؤسسة الهندسة والتكنولوجيا. ص 429. ISBN  0-86341-552-0.
  8. 1 2 جاكوبس، سوزان (30 يوليو 2014). "شريحة استشعار بدون بطارية لإنترنت الأشياء" . تم الاسترجاع في 1 مايو 2018 .

للمزيد من القراءة