Статические характеристики и параметры транзистора
Статические характеристики. Полевой транзистор может быть включен в схему так же, как и биполярный транзистор, шестью возможными способами. В соответствии с этим различают прямые и инверсные схемы включения. Основными схемами включения являются прямые схемы: схема с общим истоком, схема с общим затвором и схема с общим стоком. Основные свойства этих схем и их применение подобны свойствам и применению соответствующих схем включения обычных транзисторов, если учесть, что в полевом транзисторе роль эмиттера выполняет исток, роль базы - затвор и роль коллектора - сток.
Наибольшее применение находит схема включения полевого транзистора с общим истоком.
Выходные характеристики полевого транзистора, включенного по этой схеме (рис.3,а), представляют собой зависимость тока стока от напряжения стока при постоянных напряжениях затвора.
Характеристика, снятая при напряжении затвора =0,в начальной части имеет вид прямой линии (омический режим работы транзистора), так как при достаточно широком канале сопротивление канала мало зависит от напряжения стока и ток стока определяется практически сопротивлением объема полупроводника. При дальнейшем повышении напряжения стока более заметно сказывается увеличение сопротивления сужающегося канала, и рост тока стока замедляется, а при напряжении насыщения совсем прекращается (режим насыщения работы транзистора). Ток стока при напряжении, равном или превышающем напряжение насыщения, называют начальным током стока .
Дальнейшее увеличение напряжения стока не должно приводить к росту тока стока, однако в действительности ток стока несколько увеличивается.
Незначительное увеличение тока стока в режиме насыщения при повышении напряжения обусловлено некоторым уменьшением эффективной длины канала за счет расширения перекрытой части канала в сторону истока (эффект модуляции длины канала, подобный эффекту модуляции толщины базы в биполярном транзисторе). Отчасти это также связано с наличием участка с конечным сопротивлением между стоковым электродом и местом смыкания обедненных слоев переходов, на котором падает часть напряжения , и, следовательно, не все напряжение стока участвует в образовании областей пространственного заряда, т.е. рост сопротивления канала не полностью компенсирует действие увеличивающегося напряжения . Другими причинами увеличения тока стока в режиме насыщения могут быть различного рода утечки, а также изменение электропроводности полупроводникового материала под действием сильных электрических полей и температуры.
Характеристика, снятая при отрицательном напряжении затвора, располагается ниже характеристики, снятой при = 0. Линейный участок этой характеристики более наклонен к оси напряжений, так как исходное сопротивление проводящего канала при I l >0 больше, чем при = 0 . Перекрытие проводящего канала пространственным зарядом в этом случае происходит при меньшем напряжении стока.
Характеристики, снятые при больших по абсолютной величине напряжениях затвора, еще более наклонены к оси напряжений вследствие более узкого исходного канала и по этой же причине имеют меньшие значения напряжения насыщения.
Максимально допустимое напряжение стока ограничивается возникновением лавинного пробоя между затвором и стоком, вследствие которого резко возрастает ток стока (рис.3,а). Напряжение, приложенное к переходу у стокового конца канала (где и возникает пробой), представляет собой разность потенциалов стока и затвора, поэтому большим потенциалам затвора соответствуют меньшие напряжения стока, при которых происходит пробой.
Характеристики прямой передачи транзистора при const могут быть получены перестроением выходных характеристик в другой системе координат. В области пологой части выходных характеристик смещением характеристик передачи можно пренебречь в связи с малым изменением тока стока (рис.3,б). Характеристики передачи хорошо аппроксимируются выражением
= ( )n ,
где =1,5 - 2,5 и определяется технологией изготовления транзистора.
Параметры. Для оценки усилительных свойств полевых транзисторов и при расчете схем обычно используются известные параметры эквивалентного четырехполюсника и параметры физических эквивалентных схем.
В применении к полевым транзисторам по ряду причин предпочтительнее система - параметров. В частности, -параметры полевого транзистора могут быть легко измерены из-за отсутствия затруднений в осуществлении короткого замыкания входной цепи.
Полевые транзисторы характеризуются следующими
- параметрами:
1. Крутизна характеристики транзистора (проводимость прямой передачи)
Y21и = S = при ,
Характеризует управляющее действие и может иметь величину от нескольких миллиампер до ампер на вольт.
2. Выходная проводимость
= при
В режиме насыщения проводимость транзистора близка к нулю, поэтому транзистора близка к нулю, поэтому вместо этого параметра для оценки свойств полевых транзисторов чаще используется дифференциальное сопротивление канала, или внутреннее сопротивление которое на пологом участке характеристики полевого транзистоРа (в режиме насыщения) обычно составляет десятые доли и единицы мегаом и значительно больше сопротивления постоянному току .
3. Статический коэффициент усиления по напряжению
= при
Характеризует относительное влияние изменения напряжений на ток стока; в режиме насыщения может составлять величину от нескольких десятков до сотен. Коэффициент может быть определен по известным величинам параметров и как
= = Y21и/ .
Дифференциальные параметры полевого транзистора можно определить, как и для биполярного транзистора, по его статическим характеристикам, переходя к малым приращениям токов и напряжений.
Усилительные свойства транзисторной структуры реализуются при его работе в режиме насыщения. В омическом режиме работы значения всех трех параметров существенно уменьшаются. В частности, дифференциальное сопротивление становится равным сопротивлению постоянному току
. Это позволяет использовать полевые транзисторы в качестве электрически управляемого активного сопротивления (резистора), величина сопротивления которого определяется напряжением затвора.
4. Дифференциальное входное сопротивление
= при
и соответствует дифференциальному сопротивлению включенного в обратном направленииперехода. Входное сопротивление полевого транзистора на низких частотах из-за малого входного тока очень велико и составляет порядок единиц и даже десятков мегаом. На высоких частотах входное сопротивление снижается из-за влияния распределенной по длине канала емкости между затвором и истоком.
5. Проводимость обратной передачи (обратной связи)
= (при ) на низких частотах практически равна нулю, а на высоких – увеличивается вследствие влияния распределенной по длине емкости между стоком и затвором.
Входное сопротивление транзистора постоянному току
= при данном напряжении определяется током затвора (обратным током включенного в обратном направленииперехода) и составляет величину 1010 – 1012 Ом.
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 1830;