Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 42
Текст из файла (страница 42)
эффективно понижаюшего влияние емкости экранированного кабеля. которая в противном случае катастрофически ухудшила бы параметры схемы с высоким сопротивлением источника сигналов и свела бы на нет большое полное вхолное сопротивление. свойственное буферному усили- телю 3.09. Ток затвора ПТ Мы уже Говорили вначале, что ПТ вообше и МОП-транзисторы в особенности имеюг практически нулевой ток затвора Это. возможно. наиболее важное свойство ПТ и оно использовалось в описанных в предызушсм разделе высокоомных усизи.Гелях и повторителях. С)п7сзстве7Гньсм оно буде.
и в тех применениях. Г котс рых речь впереди — Самые сушественные из ннх анало: овые ключи и пифровыс тогическнс схемы. Разумеется. при пристальном рассмозренин мы увилим, что какой-7о тГ к через затвор все жс течеГ Это важно знать. поскольку наивная молель с нулевым юком Гарантирует, что раныпе или позже. но всы ошибезесь Фактически к возникновению консчноп7 Гненулево7 о,' гока затвора приводит ряд механизмов Даже 144 Глава 3 )! у МОП-тра (двуокись к 10 105 !04 102 »р ~св 1ео гга ~тго о -5О Юо Э ам нера тура.'С нзисторов изоляция затвора ремния) несовершенна, что приводит к токам утечки.
находящимся в пикоамперном диапазоне. У ПТ с р — и-переходом низоляция» затвора на самом леле является обратносмещенным диодным переходом и механизмы тока утечки через него те же. что и у обычного диггда. Кроме тог'о, П1 с р — и-переходом (л-канальные в особенности) подвержены лополнигельному эффекту, известному как ток «ударной ионизациир затвора;он может достигать астрономических уровней. И наконец. как ПТ с р — п-переходоы, гак и МОП-транзисторы имеют динамический ток зат.вора, возникающий при воздействии сигналов переменного тока на емкость затвора: это может вызвать эффект Миллера, совсем как у биполярных транзисторов.
В большинстве случаев входнои ток затвора пренебрежимо мал в сравнении с током базы биполярного транзисгора. Есть, однако, ситуации, котла ПТ может фактически иметь более высокий входной ток! Рассмотрим рял из них. Утечка затвора. Полное входное напряжение усилителя гнли повторителя) на ПТ на низких частотах ограничено утечкой затвора В паспорте ПТ обычно указывается напряжение пробоя (гз„„с. опредсляемое как напряжение между за 5 вором и каналом (исток н сток закорочены), при котором ток затвора достигает 1 мка, При меныпих напряжениях затвор — канал ток утечки затвора 1,, опять-гаки ггр з) ри соединенных накоротко истоке и стоке, значительно меньше, и этот ток быстро палаег до пикоамперного лиапазоиа когда напряжение затвор сток существенно меньше напряжения пробоя.
у МОП-транзисторов никогда нельзя до. пускать пробоя изоляции затвора; в дан. ном случае утечка затвора определяегся как некоторый максимальный ток утечки при опрелелениом заданном в спецификации напряжении затвор — канал. В иншгральных усилительных схемах на ПТ (например, в ОУ на ПТ) для спецификации входного тока утечки применяется не лающий правильного представления о сути дела нвхолной гоь смешения» )в; обычно его величина лежит в пикоамперном диапазоне. Хорошо злесь то, что ток утечки находится в пикоамперном диапазоне при комнатной температуре. Плохо, что он быстро нарастает (факгическн экспоненциально) с ростом температуры, грубо говоря удваивается на каждые !О С В противоположность зд ому ток утечки базы у биполярного траизиг-.гора практически отсутствуег, в действительности имеется лаже слабая тенденция к ег ~ ~ ргк З.М Взолггзг ггг«:гнмзгео 525 гаванвас ся орн гггзггвннснггн огмоера« рм на каннвге Ю П ,ппо с ростом температуры.
На ;аыйфЗО даны в сравнении графики зави ~4~4й~ти входного тока от температуры '!~ф:~йегкольких операционных усилит елей 4Я"Ь м е,Ъъ тегральном исполнении. ОУ с подом имеют наименьшие значения )((Од)тйэто тока при комнатной темпераз(и ниже), однако их входной ток растет с температурой, и их грайинйвдз)тересекают кривые усилителей с хо ф~)мйс!.жроектированными входными кас ')тзмй)н)йли На бИПОЛярНЫХ траиэнотОраХ, ~~фй азлк ЕМ!! и 1.Т!012. Эти биподяр'«))~гяе)У наряду с ггпризерамигг среди ОУ '.5';,: с р- - ер ходом по минимуму ()то тока, такими как ОРА111 и , весьма пороги. При этом. чтобы гч(рвдставление о том чего можно от нелорогих (ценой меныпе ) ОУ, мы включили сюда также 4Лйгатв(пвлятощиеся повседневной нпохлеб:хпппе как биполярный ОУ типа 358 д)а ПТ с р-.л-переходом ЕЕ411 .)гдпупой понизавпп ПТ с р — и-пере- .В.
дополнение к обычным эффекзвр)У!Хз~г)гг)ПЧКИ затвора н п-канальных ПТ ереходом в гораздо большей сте 0(йгзйпвляются токи утечки при работе венньгми уровнями Пс„и ( сток ; отовариваемый в паспорте. изме прп совершенно нереальных уело- ;Фее и= тс — — О!) Рис 3.31 показываец Р фоисходн г, '1'ок утечкгг затвора близким к )„г до тех пор. пока ,-й)Е достигнем креп.ического напряже ,()(кв-'ЕТОК - Затвор. при котором кривая взмывает вверх. Этот лополнитель Тйк «ударной ионизапии.
пропорпио ',:~ 'Току стока и он расгет .зкспонсп. .'))$я)тГНо с росг ем напряжения и гемперн-"Ффяг''.Появление г; ого г .ка наблюдался М напряжении сток затвор сонг.ав ,~)вт())тЕМ Прнбдцэнз.сднир "5"а '."йк,:-",'-')пй: может добавлять в г ок зеггворн 3)е!)11)коампер и более Очевидно. чтгг квы. ге()й)тимньгй буфер с микроамперным ')(3!~Ьпым тгзьз~м дндзси смысли Эг» т~ . ~51 получится. если попытаться исподьв!))и!ггь 2)з(4068А в качестве повторитсня 42(й),йкпм стока ! мА цри напряжении пи'."к((ПЯ 40 В. '"4)с)тот дополнительный ток утечки за Полевые твавэаетовьг 140 10 20 30 40 50 60 Рнс. З.ЗП Утенка гагаора Пт с р н-неоекгзном бмсг ро расгег с росгом наггряаення сз.ог затвор и нр ворннонакьна згв> стока гвора сеть недостаток, свойственный в первую очередь л-канальным ПТ и проявляется он при повышении напряжения сток — затвор.
Проблема допускает несколько решений. а) работаите при малых напряжениях сток-. затвор. либо прн малом напряжении питания стока. либо используйте каскодные связи: б) используйте р-канальные ПТ с р — л-перехолом. у которых этот эффект намного слабее или в) применяйте МОП-транзисторы Самое главное, что позволит вам избежать неприятностей. это нс зать возможности захватить вас врасплох. Лииамический ток затвора.
Утечка затвора — это эффекг. проявляющийся на постоянном гоке Любой сш нал. поданныи на загвор. немннъемгз вызовет гакжг" переменный ток благодаря наличию емкости затвора. Рассмотрим усилитель с общим истоком. Как и в схеме на биполярных транзисторах, можно наблюлать .зффекг. вызванныи просго емкостью вхолн относительно земли! С' ), но есть еше м,лшипликагивный емкостнои эффекг Миллера. которын влияет на емкость обрагнон связи (С, .) Есгь звс причины. почсмн емкостнои эффект проявляется 144 Глава 3 Полевые трввзяеторы 147 я =зооа Рве зз .
цесс переключения на неспешные 20 мкс -. Но что еще хуже, динамические токи за.'-;.' твора (з = СЛЗ ~т7!) могут проходить мз:",'е выход лотнческозо устройства и вывести ега мз строя благодаря непредсказуемьле'.,'„."„;:.",! образом возникающем! эффекту, известному как «защелкивание кремниевой по-: ",,'"' лупроводниковой структуры» (более ва-! дробно а нем в гл. 8 и 9). При этом ' и оказывается, гго мощные бипалярные транзисторы имеют сравнимые с ПТ величины емкостей и.
следовательно, срав-,' нимые линамические входные токи. ал-„ зтако когда вы проектируете схем) ваз- ° буждения мощного биволярнага 10-амперного транзистора. вы заранее знаете что в цепи возбуждения базы нужна обеспечить ток 500 мА мли окало того !через вар) Дарлинвгана илв еше хаким-либо образом). в ~а время как у ПТ вы скорее:. всего будете ожидать ~ арантираванмо шгзкий входной ток. И вновь в этом.
примере несколько потускнел блеск ПТ как прибора са сверхвысоким полным сопротивлением Уврвввевзв 3.4 В»завете а „ем ы и: еаз ааз ате а»ее»мам зе аее ааааа ы,ет е-ааааа; ма Иведенныс вьвве формулы вакачто проводимость (равная 1 Яси) ональна величине, на которута мие затвори вревьвваст напряже. Зртцвчки. Другой волезныи факт сз— Ом. чта вем — — 1 а,, -.е есвР -.
канала в линейной области егль обратная крутизне в области яза!)рй))1вмия. Эта )добная в вальзовапми :.ей))!!!1)!зииаст'и. поскольку я„, -варамстр, к :"-Щ'-'.' почти заезда приводится в пас- ~'-Д' 14рй)звяевве 3 а. Пока»аае ** », е ! а„еъ ее а вз ввваезеа»еа а Лаы Оа чесму. ы аы Итрйоутюза е ем»вега васы еаза ;-'»;",»рая)и иравило, сопротивление, котарос у ПТ более серьезно, чем у биполярных транзисторов.
Во-первых. полевым транзисторам отдают прелпочтение перед биполярными. когда хотят получить очень малый входной ток; при этом емкостные токи при тех же величинах емкостей при. нимают более угрожающие размеры. Во-вторых, полевые транзисторы часто имеют значительно более высокие значения емкостей. чем эквивалентные биполярные. Чтобы оценить емкостный эффект, рассмотрим усилитель на ПТ. предназначенный лля работы с источником сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
