Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 12
Текст из файла (страница 12)
линейность сопротивления, однако при малом уровне сигнала этой зависимостью можно пренебречь. Таким образом, основное применение полевых транзисгоров в линейной области определяется их способностью изменять сопротивление при изменении напряжения на затворе.
Это сопротивление дпя мощных полевых тран- .:; зисторов с изолированным затвором достигает долей ома (0,5...2,00ма), что !) позволяет использовать их в качестве замкнутого ключа с весьма малым собственным сопротивлением канала. С другой стороны, если напряжение на затворе сделать равным пороговому:.:, значению (ипн больше его), то сопротивление канала транзистора увеличивается,,'- 56 Розе)ел ). Элемснть', электронной техники .) (.(з„=(/н становится раппов пулял Используя максимальное зпа ~ение крутизны он.„,=2)с(7н, уравнение (5.8) можно записать в виде 3 Схему замещения полевежо транзистора лля области насыщения можно представить в взтпе источника тока стока, уп)завляемоз о гщп)зяжеиием па затвззре (зн,.
При этом для большсжо сигнала нужно пользоваться уравнением (5.5), а для малого сигнала, используя (5.8), получим ).')(„= 5)з(/,„, где крутизну о в выбранпои рабочеи точке можно счита.гь всличипои постоянной и не зависящей от напряжензия па затворе. Схема залаем(гнил полевого зрапззззстора приведена на рис. 5.7 а.
В этой схеме цепь затвора представлена как разомкцутая, поскольку ток затвора очень мал и его можно пе учитывать Пользуясь .,зтой схемой замещения, легко найти усиление просто()щсгез усилительного каскада па полевом транзисторе, изображенного на рис.
5.7 6. Заменив полевой транзистор его эквивалентной схемой, получим схему замещения усилительного каскада. приведеппузо на рис. 5.7 в, для которой можно найти напряжение па нагрузке откупа Кх=- (," =Я(,н зй г) и и )'нс, 5 7 Простевыая схема замезпенля полевого зравзнсзора (а), схелы усиля~ела на полевом транзисторе (6), зквивалензззая схема (в) и схема замелЗенвя в Х.парах.е.рах (с) за Лекция 5.
Уииполярные транзисторы Если необходимо сделать расчет более точным, то модель полевого транзис:;.::;::. тора усложняют введением других параметров, которые учитывают неидеаль- ~!':".,вость транзистора. Уточненная схема замещения полевого транзистора для малых ;;;:; -сигналов приведена на рис. 5.7 г. Этой схеме замещения соответствуют уравнения, !;;"'. которые называют уравнениями транзистора в у-параметрах (параметрах прово„. димости) (5.
11) Физи: еский смысл параметров, используемых в уравнениях (5.11), можно ус- ~:"'.,', тиювить, если воспользоваться режимами короткого замыкания на входе и выхо- 1;„:::,::де схемы замещения. При коротком замыкании па выходе ((7,=0) находим два '«,:::.:,-'. параметра уп й/(У~ и уп 1 ' о3 (5.12) Аналоги шо при коротком замыкании на входе ((У;=0) находим два других !;;- параметра у, = 'з~'(7-, и у„= ',.г(7,.
(5. 13) 1!:,:;, ' Из уравнений (5.12) и (5.13) следует. что уп является проводимостью уте ~ки .-;:::::затвора полевого транзистора, а зз-, — его выходной проводимостью, у„называ'!"::,,'Гется проводимостью обратной передачи и учитывает влияние напряжения на сто- '~, 'ке иа ток затвора, а у„='5 — это крутизна полевого транзистора (или проводи- ~:.",",.',масть прямой передачи). Из схемы замещения, приведенной на рис. 5.5 г, можно Р.":.!:::,:получить простейшую схему замещения, изображенную на рис. 5,7 а, если поло- ~~'-'!'жить ул =уж =узз = О. Отметим, что в справочниках по полевым транзисторам обычно приводятся :;:,„'.:; ке все, а только некоторые из рассмотренных характеристик.
Всегда приводится ~;,"!:;::Значение крутизны о, вместо входной проводимости иногда приводятся ток утеч- ~~;:;:;хи затвора и входная емкость, а вместо проводимости обратной передачи в боль- ~~~!;,Випстве случаев приводится так называемая проходная емкость С,, т. е, емкость ~~;-",'--~е,-затвора па сток (или на канал).
Для мощных полевых транзисторов, работаю- $:;,,':!)цих в ключевом режиме, обычно приводится значение сопротивления открытого ~~;,.'=',-,Хавала, максимальный ток стока и предельное напряжение на стоке. 1:;::::;:.; Динамические характеристики полевых транзисторов. Динамические характе="::."ристики полевых транзисторов по-разному описывают их поведение в ключевом и ~;.:,::-линейном (усилительном) режимах работы.
В усилительном режиме транзистор ~~":,!з)бы шо работает при малом уровне сигнала и, соответственно, рассматриваются ,':':,;Во малосигнальные схемы замещения, по которым определяют частотные зависи".', ьвзсти токов и напряжений. В кгючевом режиме более существенными являются ь,.:"„.,-;:времена включения и выключения транзистора, максимальная частота его комму(!,":;:„,":танки и искажения фронтов импульсов.
~:-;:,'::;=.' . Полная схема замещения полевого транзистора в усилительном режиме при ';. 'малом 'уровне сигнала приведена на рис. 58 а. В этой схеме учтены проводимости д„, г,„'! 8 ' и емкости С„, С„, †. с затвора на области стока и истока, — управляемый источник Раздел Е Элементы электронной техники Нма в) и,„ М ме г„ио, Ес Рис. 5.8. Схема замегпения полевого транзистора при малом сигнале на высокой ~астозе 1ай ~хема вклюнення ПТИЗ с изЮПГНрованным каню1ом на резногивную нагрузку (6) и графики прохождения прямоугольного импульса черю транзисторпый ключ (в) тока стока ИУ„„, выходная проводимость я...
а также объемные сопротивления г, и г„участков канала, примыкающих к электродам стока и истока, Если пренебречь небольшими объемными сопротивлениями контактов стока и истока„а также утечками с затвора на канал, то комплексные проводимости схемы замещения будут иметь значения УнжУь„=/Оз(Си+Сза), УззмУмажУ,„+/ОзС,; У~а= ./шСи и Уз~юЯ вЂ” /ЕзС;, (5.1'1) Из выражения (5.14) следует, что с повышением частоты уменьшается входное сопротинление 1/у„„полевого транзистора и сопротивление обратной связи со стока на затвор 1/уо.
В результате возрастает емкосгной ток с затвора на канал и напряжение на затворе уменьшается. При этом снижается усиление транзистора на высокой частоте, Леклил5. Униполяриые т аизисторы Следует, однако, отметить, что многие из параметров схемы замещения„при- ;::; веденной на рис. 5.8 а, зависят от режима работы транзистора, т. е. от постоянных :-„':: напряжений на его электродах. Так, например, крутизна о зависит от напряжения ,; -.
ва затворе У„, (см. формулу 5.9). Для транзисторов с р-л-переходом емкости затво- „'~ -' ра С„, и С„, являются барьерными и с увеличением обратного напряжения на затворе уменыиаются Переходные процессы при ключевом режиме работы рассмотрим на при- ;~;": мере процессов включения и выключения полевого транзистора с индуциро- ,'~!,. ванным каналом л-типа, пользуясь схемой, изображенной на рис. 5.8 б. Для ";;;:, - переключения транзистора на его затвор подается прямоугольный импульс !,',напряжения б'„, изображенный на рис. 5.8в. При рассмотрении переходных процессов использована упрощенная модель транзистора, приведенная на рис, 5.8 а При подаче прямоугольного импульса от источника С„„вначале происходит заряд емкости С„, через сопротивление источника сигнала Я„.
До тех пор,. пока напряжение на емкости С„, не достигнет порогового напряжения У„„, !! .'ток стока равен нулю и напряжение на стоке равно напряжению источника питавия Е, Когда емкость С„„зарядится до ('„., транзистор некоторое время будет нахо- !,:::диться в области насыщения, а его коэффициент усиления, как показано раньше, будет иметь значение К,=Я(„. В этом случае входная емкость транзистора резко увеличится и будет равна $8;, С,„= С,, + (1+ К,) С„.
(5. 15) Скорость нарастания напряжения на затворе транзистора уменьшается :;::-,': обратно пропорционально увеличению емкости С,„. По мере увеличения напряжения на С,„будет постепенно нарастать ток стока и уменьшаться напря- , :' 'жение на стоке. Таким образом, процесс заряда емкости С,„будет продол- ;:-:;":.;;:-'Жаться до тех пор, пока напряжение на стоке не уменьшится до значения, при (:;:::; котором транзистор окажется в линейной области н потеряет усилительные свой- к ства.
При этом входная емкость станет равной С,„и скорость ее заряда резко "-'-.увеличится. В результате в конце процесса включения транзистора на затворе будет напряжение ~4 Следует отметить, что в результате процесса включения выходной импульс ':;;-':,",така стока задерживается относительно поступления импульса управления на вре- ":: 'мя 1,.„,„,,.
а е. о фронт растягивается на время г„„,. Аналогичный процесс происхо- ;:::.: двт при выключении транзистора: имеется время задержки выключения б,„„„,„, ~;.: время выключения г„„„., в течение которого спадает импульс тока стока, и время 1„., установления исходного состояния Раздел 1 Элсмспты злсгзронной техники Лекция 6. Силовые полупроводниковые приборы К силовым полупроводниковым приборам относятся управляемые приборы, используемые в различных силовых устройствах; злсктроприводс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
