Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Штриховая линия на рис. 6.6 отделяет линейную обчасть от области насыщения. Она соответствует напряжению сток — исток 149 гм Рис. 6.6. Идеализироизнные стокозые характеристики 1210П-трауезистпра с ка-'' налом и-типа (1)ап е а — — 5 В) л) г) г) а) г) е) Рис. 6бб Условные обозаачеиии палевых траизисторои: а — полевой трааепстар с р-а перехадсаа канал и-тппа; б — та же с какалам л-алла! е — МОП-тракапстер с аеерсеенътм капалсм р-тааа; а — та же с капалсм п.ткпа; д МОП-арапапстер с падудпрсеалпым камелем р-тапа е — та же с капалам л-тапа ". ! ыси) = ~мги — 1)гы пер ~. Идеализированные характеристики в ли-',",) иейной области определяются аналитическим выражением )с=л121ыги — 1)аллар)оси — ыси] при )мсы) ~~)ыгы— 2 — х)ги пер ~ ° Для области насыщения 1с=и 1иги-1)ги пер)2 при ! иси1 =>! игм — 1)ги пер ~.
(6.11) .", (6.10) "' 6 Коэффициент пропорциональности )т зависит от конструкции ,': транзистора, габаритных размеров и материала проводящего канала. Для характеристик, показанных на рис. 6.6, )з=0,2 мА(В2. Условные обозначения полевых транзисторов на принципиаль- ",; ных схемах показаны на рис. 6.7.
6 З. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА Параметры, введенные в предыдущем параграфе, позволяют построить эквивалентную схему полевого транзистора, справедлив со для малых сигналов. Между 'электродами полевого транзистора имеются емкости: Сан емкость затвор исток, Сас — проходная емкость затвор — сток, С,„— выходная емкость сток— „сток Емкость С.
в маломощных транзисторах различного типа лежит в пределах 2 — 20 пФ, проходная емкость С„=О,З вЂ” 10 пФ, а выходная С,„=З вЂ” 15 пФ. Полевые транзисторы в интегральных микросхемах имеют значительно меньшие межэлектродные емкости. Рнс. 6.6. Эквивалентная схема полевого транаи. стора На рнс. 6.8 приведена эквивалентная схема полевого транзистора. Все параметры схемы объяснены ранее, кроме параметра дп„.
Это активная проводимость входной цепи з пи= тсе 9п, (6.12) т. е. вещественная часть входной проводимости у1ь которая, в свою очередь, равна =т*(х ~п,п (6.13) где С,п, Ус„и Т,— малые переменные напряжения и токи. С вещественной входной проводимостью дп,, приходится счи. таться лишь на высоких частотах, поэтому на эквивалентной схе. ме она изображена штриховыми линиями. 6.4.
СВОЙСТВА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ Частотные свойства. Частотные свойства полевых транзисторов зависят от времени пролета канала носителями тока, т. е. от длины проводящего канала и скорости носителей. Современная технология изготовления'полевых транзисторов позволяет выполнять транзисторы с очень малой длиной канала, достигающей нескольких микрометров. Скорость носителей тока увеличивается при увеличении напряженности поля в канале, однако при напряженности поля больше некоторого значения наступает насыщение скорости, Иапример, в германии это наступает при напряженности больше 10' В/см. Частотные свойства полевых транзисторов зависят также от межэлектродных емкостей транзистора: затвор — сток, затвор — исток и сток — исток. Изготовляемые в настоящее время полевые транзисторы с кремниевым проводящим каналом работают до частот 1500 МГц и ~меют время переключения порядка 30 нс.
Транзисторы с кана- !ш лом из арсенида галлия обладают значительно лучшими частотными свойствами. Температурные свойства. В биполярных транзисторах с увеличением температуры увеличивается число генерируемых неосновных носителей, а следовательно, возрастает ток. В полевых транзисторах ток зависит от концентрации основных носителей и их подвижности. Концентрация определяется степенью легнрования и не зависит от температуры.
Вследствие тепловых колебаний кристаллической решетки с ростом температуры подвижность носителей в канале падает, что приводит к уменьшению тока и крутизн~ характеристики транзистора. Полевой транзистор, в отличие о биполярного, температурно устойчив, так как повышение температуры вследствие прохождения тока вызывает увеличение сопротивления канала. Наряду с полевыми транзисторами, в которых наблюдается уменьшение стокового тока с ростом температуры, выпускаются полевые транзисторы, у которых ток стока возрастает с повышением температуры. Выпускаются также транзисторы, которые при некотором значении напряжения затвора имеют нулевой температурный коэффициент.
Различный характер температурных характеристик объясняется тем, что изменение температуры влияет не только на подвижность носителей и связанное с этим объемное рассеяние, но и на поверхностное рассеяние в канале, имеющее обратную температурную зависимость. Прн температурах, близких к абсолютному нулю, кремниевые и германневые биполярные транзисторы работать не могут, тогда как униполярные транзисторы работают. Радиационная стойкость. При использовании транзисторов в космической аппаратуре приходится считаться с влиянием радиации.
Радиационная стойкость у полевых транзисторов значительно выше, чем у биполярных, но ниже, чем у электронных ламп. ВЛ. РЕЗИСТОРНЫИ УСИЛИТЕЛЬ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ Принципиальная схема резнсторного усилителя на полевом транзисторе с управляющим р-и переходом показана на рис. 6.9. В усилителе применено автоматическое смещение за счет протекания истокового тока через резистор к„. Это смещение, попадая через резистор Яз на затвор полевого транзистора, смещает д-и переход в обратном направлении. Резистор к1 с первого взгляда является лишним, так как делитель Й1А2 создает смещение иа переходе, полярность которого противоположна необходимой. Действительно, нормальное обратное смещение можно задать лишь с помощью А' . Однако при замене транзистора вследствие очень большого разброса параметров транзисторов выбранная исходная рабочая точка не сохраняется.
Так как промышленная аппаратура должна изготавливаться и нормально работать без подбора транзисторов и резисторов, для увеличения стабильности режима приходится увеличивать сопротивление гс и получающийся при этом 152 излишен смещения компенсировать смещением обратного знака на делителе Р~)тз. Об этом подробнее говорится в следующем параграфе. Эквивалентная схема одного каскада резисторного усилителя показана на рис. 6.10. Сопротивление Кз представляет параллельное для переменного тока соединение Р, н )хз, а сопротивление гс, — параллельное соединение г, и )с,. В это сопротивление обычно входит входное сопротивление следующего каскада. Емкость С„„вклю- Ряс. 6ть Схема резисторного усилителя па полевом транзисторе с управляюшим р-и переходом и каналом и-типа Рис.
6.10, Эквивалентная схема одного каскада резисторпого усилителя иа полевом транзисторе а) е) Рис. 6,11, Эквивалентная схема одного каскада резисторного усилителя на полевом транзисторе: о — ллч средввх честот; б — для няыннх частою в — для верхнвх частот; г — то же. во емкость С вересчвтенв во входнум н выходную дсдн 153 чает емкость С, и емкость монтажа, Обычно также принято добавлять к ней и входную емкость следующего каскада. На схеме нет сопротивления )т' и емкости С„, так как предполагается, что емкость С для переменного тока достаточно велика и закорачивает сопротивление )с .
На рис. 6,11,а приведена эквивалентная схема каскада для средних частот, когда сопротивление емкости С„ можно считать малым по сравнению с большим сопротивлением Я„а емкостям С.„, С„и С,, можно пренебречь. В соответствии со схемой находим, что коэффициент передач напряжения на средних частотах — — — З17' Яс Ксг = ' = — ЯЯ,. У,„У,„у,„ Из эквивалентной схемы одного каскада усилителя для нижних. частот (рис. 6.11,б) видно, что С, и )г, образуют дифференци-', рующую цепь.
Полный коэффициент передачи напряжения дляс нижних частот к~ Кк — — КвхКсг = 1+ 1йаСЛ. (6.14) Нижняя частота усилителя 7„, на которой уснление падает в )'2 раз по сравнению с областью средних частот, определяется' из равенства Хс.=-)с.„ откуда нижняя частота усилителя 1' =1!2пйзС,, (6.15)" Выходная емкость Свих Свих+ Сгс. (6.17); Схема на рис. 6.11,г, являющаяся приближенной, показывает,, что резисторный усилитель на верхних частотах эквивалентен двум интегрирующим цепям.
Постоянная времени первой из них Т, =)с,С, =1с,С (6. 18); второй— Твмх=йс ввх ЙсСвъ~х (6.19), !54 Данное равенство позволяет определить емкость С, по задан:,', ной нижней частоте усилителя )„, В эквивалентной схеме каскада для верхних частот (рис.6.11,в); сопротивление Р, вошло в сопротивление 1с, эквивалентного ге-~ нератора Е,. Проходную емкость С„ данной схемы можно пересчитать во,. входную и выходную цепи усилителя. В самом деле, входной ток', через емкость С„ пропорционален разности потенциалов на ней, Ум= У, — У„, = У,~(1 — К), откуда следует, что С„,пересчитанная' во входную цепь, С,„=С„(1 — К). Очевидно, что эта же емкость, пересчитанная в выходную цепь,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
