Входная характеристика для индуцированного канала

 

Чем больше напряжение на стоке, тем больше ток стока.

 

Выходные характеристики для индуцированного канала

 

 

 

 

Лекция №16

 

Эквивалентные схемы полевых транзисторов

 

При моделировании ПТ используется тот же самый принцип, что и при моделировании диодов, БП транзисторов и т.д., а именно, основу составляет модель (эквивалентная схема р-п-перехода). Так, например:

 

 

где ,,- сопротивления полупроводниковых областей соответствующих электродов;

- источник тока (управляемый), описываемый выражениями для ВАХ;

,- ёмкости затвор-исток и затвор-сток;

,- токи через р-п-переход, описываемые выражениями для ВАХ;

- сопротивления утечки.

 

Здесь ёмкости и - нелинейные, что затрудняет расчёт; нелинейный также и источник тока. Поэтому представленная схема может быть использована только при машинном расчёте. На практике используются упрощённые модели, где ёмкости представляются постоянными величинами с усреднёнными значениями, токи через р-п-переходы и и сопротивления утечки не учитываются, т.к. р-п-переход смещён в прямом направлении.

После вышеизложенных упрощений эквивалентная схема будет иметь вид:

 

Для расчета малых сигналов принимаем, что емкость и крутизна в рабочей точке не совпадают.

Аналогично можно получить эквивалентную схему для МОП:

 

 

где ,,- сопротивления полупроводниковых областей соответствующих электродов;

,- ёмкости затвор-исток и затвор-сток ( ёмкости перекрытия затвором областей стока и истока);

,- нелинейные барьерные ёмкости соответствующих переходов;

,- токи через р-п-переходы, описываемые выражениями для ВАХ.

 

Эта модель считается универсальной, т.е. она может быть использована для расчёта статического и динамического режима, для линейных и нелинейных схем (для режимов малого и большого сигналов), для расчёта импульсных устройств.

Часто используют упрощённые модели МОП транзисторов, которые приобретают вид подобный упрощённым схемам для ПТУП.

 

Частотные характеристики полевых транзисторов

 

Частотные свойства полевых транзисторов в основном определяются паразитными ёмкостями эквивалентных схем. Наличие ёмкости приводит к тому, что с увеличением частоты, на вход транзистора поступает всё меньше и меньше напряжения и при некотором значении частоты, сигнал будет полностью шунтироваться входной ёмкостью.

В случае импульсных устройств ток задержки определяется постоянной времени .

Кроме того, на процессы оказывает влияние переходная ёмкость .

Максимальный устойчивый коэффициент усиления зависит от величины ёмкостии крутизны и определяется по формуле:

.

Коэффициент широкополосности

- определяет нагрузочную способность каскада (чем больше , тем больше нагрузочная способность).

Длина канала - тоже частотный параметр – определяется временем пролёта носителей через канал

,

где - подвижность,

- длина канала,

- скорость носителей.

Выводы:

1) на частотные свойства самое большое влияние оказывают величины емкости и крутизны;

2) с увеличением L_к растут емкости , т.к. растут площади и происходит уменьшение крутизны;

3) для улучшения работы полевых транзисторов в частотном режиме необходимо уменьшить длину канала, что определяется технологическими возможностями.

 

Маркировка полевых транзисторов

КП или 1(2)П – кремний, полевой.

1(или 2)П – германий (кремний), полевой.

 

Пример: КП 103Л

 

Первый элемент – материал :

К - кремний

Второй элемент – тип транзистора (П –полевой).

Третий элемент - 103 – число, указывающее назначение и свойства транзистора, а также порядковый номер разработки.

101-199 - транзисторы малой мощности (< 0,3 Вт) и низкой частоты;

201-299 - транзисторы малой мощности и средней частоты;

301-399 - транзисторы малой мощности и высокой и сверхвысокой частоты;

401-499 - транзисторы средней мощности (0,3-1,5 Вт) и низкой частоты;

501-599 - транзисторы средней мощности и средней частоты;

601-699 - транзисторы средней мощности и высокой и сверхвысокой частоты;

701-799 - транзисторы большой мощности (>1,5 Вт) и низкой частоты;

801-899 - транзисторы большой мощности и средней частоты;

901-999 - транзисторы большой мощности и высокой и сверхвысокой частоты.

Четвёртый элемент – буквы, указывающие на разновидность транзисторов.