Гусев - Электроника (944138), страница 27
Текст из файла (страница 27)
кру; и « .и ы .ара>, ис»пи длас~ь Л8.— по.>о>ой или полл:; > 1 лас», ы. 1пя. В кр) >ой области грана»>1ор чожс> ~ ы~> испо.>ь -„> как ",пгчсск>е управляемое сопрг пален>ч. В ус .>», ~ »ыз кл '., )и . трапзистор рябо>асг па волги м уч;>с~ кс >лрактерп> зкп 3» ~очкой> 8 воз~ пка" пробгп > «кзрп >еск ., иерея Ввозная к»р»кге>ч>с|ива полсьч» >р пы и»ра с управляюп(им р-л-персяоло л (рпс. 2 ЗХ, б) про гсганл»е> с.> й пора»уь. ветвь вольт-ампер»ой карак>срьч >ик>~ р-в.перека а '>о>я ~о> >а>вора пескол>.ко чеияезся при изчепе>п~и»апр> жс»>>я и лосзи~ае~ п,>пболыиего зпаче>шя при )с ювш> коро>ког> замыкания выводов исзока и с~ока '>ок у)сиги >агв ) а lз,) 3>! им в оольп>пнствс сл) чаев ки к»о прспсоречь И >чьч>еивс иапряжеппя ( зи пс вызыввс~ сугпсс~ вопль» пз ч ~>сю~ ) >ом затвора.
что хзирак>ерно лля обра~поы;>ка р" ы ско га Г)ри работе в по.югой области во>п >ч>м>~срп й чар»к е'»лики ток квока прп заливном напряжении Гl>и опрече ~я>о» вн -. жсиия Гс= (с ° () ' ('зи'( >и ) . 'ъ 7 Подставив (1.74) в выражение (1.73), получим '~иач(1 ~зи)~ зиоса) Таким образом, кр»тиэна «арактериетики полевого траншс'тора уменьшаетея при увеличении капряжени.ч, приложенного к егп зскнвору. Начальное значение крутизны характеристики можно определись графоаналитическим способом, Для этого проведем касазсл: ную из точки Гзи =0 к стокозатворной характеристике (рис.
2 ЗХ.в). Она отсечет на оси напряжений отрезок 0,5 (Узи„„ и ее наклон определит значение 5„,„, Усилительные свойства полевых транзисторов характеризуются коэффициентом усиления М=— ви. ви г =соси (2.75) который связан с крутизной характеристики и внутренним сопротивлением уравнением М=5А и,„, где Аси,„—— Д С си (/зн = сопзг - дифференциальное внутреннее сопротивле- В Сс ние транзистора.
Действительно, в общем случае 7 =7'(Г „, Ги) и д1с= ггс дте 1 ~и,„+ ' ' би,„= би,„+5б(7згс ги в гь;„ Если при одновременном изменении (7 „и г7зн тс=сопвг, то б7е=О, о~куда в нси дн ~Аси Ф. (2,7б) Так же как и у биполярных, у полевых транзисторов различают режимы больпюго и малого сигналов. Режим большого сигнала чаще всего рассчит ывают с помощью входных и выходных характеристик транзистора и эквивалентной схемы рис. 2.39,а. Для анализа режима малого сигнала широко применяют малосигнальные эквивалентные схемы рис.
2.39, б — г (транзистор с каналом р-типа). Так как сопротивления закрытых переходов А„,. А,„в кремниевых полевых транзисторах велики (десятки — сотйи МОм), их в большинстве случаев можно не учитывать. Для практических расчетов наиболее удобна эквивалентная схема рис. 2.39, г, хотя она значительно хуже отражает действительные физические процессы, протекающие в рассматриваемых транзисторах.
Все емкости за~вора на схеме заменены одной эквивалентной емкостью б е которая заряжается через усредненное эквивалентное сопротивление А„. Можно считать, что А„равно статическому сопротивлению Ас„„„ в крутой области характеристик. А,„„„— сопротивление между стоком и истоком в открытом состоянии Рие 2.39 упрощенная тквивалентная схема нолевого аранзиетора с управляющим р-и-переходом лля постоянного тока (и); налови!папиные тквивалентаые схемы: полная (д), упрощенная (в), модифипированная (л) транзистора при заданном напряжении с|ок исток, меньшем напряжения насыщения. Сопротивление з и вора (омическое) отражено эквивалентным сопротивлением Лм которое ввиду его большого значения (десятки . сотни МОм) можно не учитывать. Типовые значении парамез ров кремниевых з ранзисторов.
входящих в зквивалензную схему; 5=-0,3 —:3 мЛ,'В; Р,=т10' Ом„' А,„„,=О,! —:1 МОм; А„=50ч 800 Ом; С,=0.2 —:1О пФ. гмякости у полевого транзистора, а также конечная скорость движения носителей заряда в канале определянл его инерционныс свойства. Инерционность транзистора в первом приближении учитывают путем введения операторной крузизны характеристики о(р)= т(1+рт,), (2. 77) где т,= тх„ С,; т,= 1,'оз, — предельная частота, определенная на уровне 0,7 статического значения крутизны характерис|ики.
При изменении температуры параметры и характеристики полевых транзисторов с управляю)цим р-и-переходом изменяются из-за воздействия следующих факторов: изменения обратного тока закрытого р-и-перехода; изменения контактной разности потенциалов р-и-перехода; изменения уле и поги сопротивления канала. Обратный ток у закрытого р-и-перехода возрастаег по экспоненциальному закону при увеличении температуры.
Ориентировочно можно считать, что он удваиваеВся при увеличении температуры на б -8 С. Если в цепи затвора транзисгора сгоит большое внешнее сопротивление, то падение напряжения на нем, вызванное изменившимся током, можег существенно изменить напряжение на затворе. Контактная разность потенциалов уменынаезся при увеличении температуры приблизительно на 2,2 мВ,град. 11ри неизменном напряжении на затворе это приводит к увеличению тока стока.
Для транзисторов с низким напряжением огсечки 1/ „„, этот эффект является преобладающим и изменения тока стока будут иметь положительныс значения. Так как температурный коэффициен г, характ еризующий изменение удельного сопротивления канала, положителен, то ток сгока при росте температуры уменьшается. Это открывает возможность правильным выбором положения рабочей точки транзистора взаимно компенсировать изменения тока 1„, вызванные изменением контактной разности потенциалов и удельного сопротивления канала.
В итоге ток стока будет почти постоянным в широком диапазоне температур. Рабочую точку, в которой изменение гока стока с изменением температуры имеег минимальное значени, называют термостабильной точкой. Ее ориентировочное положение можно найти из уравнения сгз„,= и, „„— 1'„ где 1,', =О,бЗ В. Из (2.78) видно, что при значительном Гки„,е крутизна характеристики в термостабильной точке невелика и от транзистора можно получить значительно меньший коэффици. ент усиления, чем при работе с малым напряжением.
Современные полевые транзисторы. выполненные на основе кремния, работоспособны до температуры 120 - 150 С, Их включение в схемы усилительных каскадов с общим истоком и общим стоком показано на рис, 2.40, а, 6. Покг скоянное напряжение 1к,и 1 3 обеспечивает получение и Е определенного значения с'Вк У сопротивления канала Яс си ис„1 и определенный ток стока 1с = Е,'1Ае„-'- Л). При ВКВи,4ВГил подаче входного усиливаемого напряжения ~l„„потенциал затвора меняется.
а соответственно изменяются токи стока Гис 2 40 Включение пиленого чрннкисторл н сесин~ ,,ещ, „„*ч 126 и истока, а также падение напряжения па резисторе Л. Приращение падения напряжения на резисторе Я при большом его значении значительно больше приращений входного напряжения. За счет этого осуществляется усиление сигнала, Ввиду малой распространенности включение с общим затвором не показано. При изменении типа электропроводности канала меняются только полярнос7ь приложенных напряжений и направление токов, в тоът числе и в эквивалентных схемах.
Основными премуществами полевых транзисторов с управляющим р-и-переходом перед биполярными являются высокое входное сопротивление, малые шуъты, простота изготовления, отсутствие в открьпом состоянии остаточного напряжения между истоком и стоком открытого транзисгора. МДП-гпрспсэссстт7ры могут быть двух птоьч транзисторы с встроенными каналами (канату создается при изготовлении) и транзисторы с индуцировапными каналами (канал возникает под действием напряжения, приложенного к управляющим электродам). Транзисторы исрвого типа могут работать как в режиме обеднения канала носителями заряда, так и в режиме обогащения. Транзисторы второго типа можно использовать только в режиме обогащения.
У МДП-транзисторов в отличие от транзисторов с управляющим р-и-переходом металлический затвор изолирован от полупроводника слоем диэлектрика и имеется дополнительный вывод от кристалла, на котором выполнен прибор (рис. 7.41), называемый подложкой. г) рис 2Л1 Структуры Мдн-траизис7ора. )27 л 5~ З 5 ГВ О СО ди -д ли: Васу э ы ' О 3ииаО ~:-о ы в~~ Рис. 2.42. Распределение носителей заряда в приповсрхностном слое Управляющее напряжение можно подавать как между затвором и подложкой„так и независимо на подложку и затвор.
Под влиянием образузошегося электрического поля у поверхности полупроводника появляется канал р-типа за счет отталкивания электронов о~ поверхности в глубь полупроводника в транзисторе с индуцированным каналом. В транзисторе с встроенным каналом происходит расширение или сужение имевшегося канала. Изменение управляющего напряжения меняет ширину канала и соответственно сопротивление и ток зранзистора. Существенным преимуществом МДП-транзисторов является высокое входное сопротивление, достигающее значений 10'--- 10'~ Ом 1у транзисторов с управляющим р-и-переходом А,„=10' —.1О" Ом). Рассмотрим несколько подробнее работу МДП-транзистора с индуцированным р-каналом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
