Характеристики и параметры полевых транзисторов.
Транзистор со встроенным каналом.
Основой такого транзистора является кристалл кремния p- или n-типа проводимости. Для транзистора с n-типом проводимости:
Uзи = 0; Ic1;
Uзи > 0; Ic2 > Ic1;
Uзи < 0; Ic3 < Ic1;
Uзи << 0; Ic4 = 0.
Принцип действия.
Под действием электрического поля между стоком и истоком через канал будут протекать
основные носители зарядов, т. е. будет существовать ток стока. При подаче на затвор положи-
тельного напряжения электроны как неосновные носители подложки будут притягиваться в
канал. Канал обогатится носителями заряда, и ток стока увеличится.
При подаче на затвор отрицательного напряжения электроны из канала будут уходить в
подложку, канал обеднится носителями зарядов, и ток стока уменьшится. При достаточно
больших напряжениях на затворе все носители заряда могут из канала уходить в подложку, и
ток стока станет равным нулю.
Вывод: МОП – транзисторы со встроенным каналом могут работать как в режиме обогаще-
ния, так и в режиме обеднения зарядов.
Транзисторы с индуцированным каналом.
Uз = 0; Ic1 = 0;
Uз < 0; Ic2 = 0;
Uз > 0; Ic3 > 0.
При напряжениях на затворе, равных или меньше нуля, канал отсутствует, и ток стока будет равен нулю. При положительных напряжениях на затворе электроны, как не основные носители заряда подложки p-типа, будут притягиваться к затвору, а дырки будут уходить вглубь подложки. В результате в тонком слое под затвором концентрация электронов превысит концентрацию дырок, т. е. в этом слое полупроводник поменяет тип своей проводимости. Образу-ется (индуцируется) канал, и в цепи стока потечёт ток.
Вывод: МОП – транзисторы с индуцированным каналом могут работать только в режиме обо
гащения.
МОП – транзисторы обладают бόльшим входным сопротивлением, чем транзисторы с управ-
ляемым переходом. Rвх = (10^13 ÷ 10^15) Ом.
К основным характеристикам относятся:
· Стокозатворная характеристика – это зависимость тока стока (Ic) от напряжения на за-
творе (Uси) для транзисторов с каналом n-типа.
· Стоковая характеристика – это зависимость Ic от Uси при постоянном напряжении на
затворе. Ic = f (Uси) при Uзи = Const
Основные параметры:
1) Напряжение отсечки.
2) Крутизна стокозатворной характеристики. Она показывает, на сколько миллиампер изме-
нится ток стока при изменении напряжения на затворе на 1В.
3) Внутреннее сопротивление (или выходное) полевого транзистора.
4) Входное сопротивление.
Так как на затвор подаётся только запирающее напряжение, то ток затвора будет представлять
собой обратный ток закрытого p-n перехода и будет очень мал. Величина входного сопротив-
ления Rвх будет очень велика и может достигать 10^9 Ом.
Схемы включений ПТ.
1. Схема с общим истоком
| R1 ((( |
| + ((( |
| Ru ((( |
| Ru' ((( |
| - ((( |
Схема обладает высоким входным сопротивлением, которое ограничивается сопротивлением затвора (КП303Г – утечка 0,1нА), и достаточно высоким выходным сопротивлением, также, как и в схемах с ОЭ.
Фаза инвертируется.
С целью увеличения Кu включаем Сu и Ru’. Для обеспечения максимального Кu можно принять Ru’ равное 0. Однако, из-за нелинейности выходной характеристики возникают большие нелинейные искажения, особенно для большого сигнала. (Кu=S*Rc).
Используются для согласования между собой высокоомного генератора и усилителя, также в качестве ключевого каскада в импульсных блоках питания (благодаря отсутствия у них явления вторичного пробоя, характерного для БПТ).
2. Схема с общим стоком.
| +ип ((( |
| R3 Ru ((( |
Выходное сопротивление уменьшается за счёт введения последовательной ООС по напряжению с помощью Ru.
Используется для согласования высокого сопротивления генератора с низким сопротивлением усилителя, высокого выходного сопротивления источника тока усилителя напряжения с низким сопротивлением нагрузки, особенно в выходных каскадах сверхкачественных усилителей мощности относительно низкой стоимости.
3. Схема с общим затвором.
| Uвх Uвых ((( |
| Uупр ((( |
Используется в качестве оттенюаторов (ослабителей) сигналов, “переменных резисторов”, переключателей.
В отличие от БПТ сопротивление канала ПТ является линейной, т.е. не вносит нелинейных искажений.
Сравнение ПТ и БПТ:
Достоинства ПТ:
1. высокое и очень высокое Rвх;
2. отрицательный температурный коэффициент тока стока, что позволяет не применять дополнительных мер для температурной стабилизации в усилительных каскадах в режиме АВ;
3. отсутствие вторичного пробоя высоковольтных МОП ПТ;
4. область безопасной работы ограничена максимальной рассеиваемой мощностью, максимальным током стока.
Недостаток ПТ: худшие усилительные свойства по сравнению с БПТ.