Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [49] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169


I 1сиГ1зк->н.ор1

annul)

Рис. 6.6. Идеализированные стоковые характеристики МОП-транзистора с каналом п-типа (UsH пор = 5 В) i

»

Рис. 6.7. Условные обозначения полевых транзисторов:

а -полевой транзистор с р-п переходом, канал р-типа; б -то же с каналом «-типа! в - МОП-гранзистор с встроенным каналом р-типа; г -то же с каналом я-типа;,:. д-МОП-транзистор с индуцированным каналом р-тнпа; е - то же с каналом л-типа "

\иси\ = \изи-изипор\- Идеализированные характеристики в линейной области определяются аналитическим выражением

1с=к[2{изи-измпор)исм-и1и] при \ися\\из1т--изипор\. (6.10)

Для области насыщения

ic=k{u3H-U3Hnop) при \иси\>\изи-изипор\- (6.11)

Коэффициент пропорциональности k зависит от конструкции транзистора, габаритных размеров и материала проводящего канала. Для характеристик, показанных на рис. 6.6, k = 0,2 мА/В.

Условные обозначения полевых транзисторов на принципиальных схемах показаны на рис. 6.7.



6.3. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА

Параметры, введенные в предыдущем параграфе, позволяют построить эквивалентную схему полевого транзистора, справедливую для малых сигналов. Между электродами полевого транзистора имеются емкости: Са„ - емкость затвор - исток, Сс - проходная емкость затвор - сток, Сси - выходная емкость сток - исток. Емкость Сзи в маломощных транзисторах различного типа лежит в пределах 2-20 пФ, проходная емкость Сзс = 0,3-10 пФ, а выходная Сси = 3-15 пФ. Полевые транзисторы в интегральных микросхемах имеют значительно меньшие межэлектродные емкости.

Рнс. 6.8. Эквивалентная схема полевого транзистора


На рис. 6.8 приведена эквивалентная схема полевого транзистора. Все параметры схемы объяснены ранее, кроме параметра gnu- Это активная проводимость входной цепи

gnu = Reyn, (6.12)

т. е. вещественная часть входной проводимости у и, которая, в свою очередь, равна

где Usu, Ucu и /з - малые переменные напряжения и токи.

С вещественной входной проводимостью guu приходится считаться лишь на высоких частотах, поэтому на эквивалентной схеме 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. Например, 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 имеют время переключения порядка 30 не. Транзисторы с кана-



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 легирования и не зависит от температуры. Вследствие тепловых колебаний кристаллической решетки с ростом температуры подвижность носителей в канале падает, что приводит к уменьшению тока и крутизньт/ характеристики транзистора. Полевой транзистор, в отличие от 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. При температурах, близких к абсолютному нулю, кремниевые и германиевые 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.

6.5. РЕЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Принципиальная схема резисторного усилителя на полевом транзисторе с управляющим р-п переходом показана на рис. 6.9. В усилителе применено автоматическое смещение за счет протекания истокового тока через резистор Ru. Это смещение, попадая через резистор R2 на затвор полевого транзистора, смещает р-п переход в обратном направлении. Резистор R\ с первого взгляда является лишним, так как делитель RiRi создает смещение на переходе, полярность которого противоположна необходимой. Действительно, нормальное обратное смещение можно задать лишь с помощью Ru. 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 Ru и получающийся при этом



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [49] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0014