Параметры полевого транзистора
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
и заданном напряжении питания.
Если плавно перемещать движок резистора вверх по схеме, то по мере роста напряжения на затворе транзистора ток стока уменьшается (рис.4, б) и при определенном для данного транзистора напряжении снизится практически до нуля. Напряжение, соответствующее этому моменту, называют напряжением отсечки (UЗИотс).
Зависимость тока стока от напряжения на затворе достаточно близка к прямой линии. Если на ней взять произвольное приращение тока стока и поделить его на соответствующее приращение напряжения между затвором и истоком, получим третий параметр - крутизну характеристики (S). Этот параметр нетрудно определить и без снятия характеристики или поиска его в справочнике. Достаточно измерить начальный ток стока, а затем подключить между затвором и истоком, скажем, гальванический элемент напряжением 1,5 В. Вычитаете получившийся ток стока из начального и делите остаток на напряжение элемента - получите значение крутизны характеристики в миллиамперах на вольт.
Знание особенностей полевого транзистора дополнит знакомство с его стоковыми выходными характеристиками (рис.4, в). Снимают их при изменении напряжения между стоком и истоком для нескольких фиксированных напряжений на затворе. Нетрудно заметить, что до определенного напряжения между стоком и истоком выходная характеристика нелинейна, а затем в значительных пределах напряжения практически горизонтальна.
Конечно, для подачи напряжения смещения на затвор отдельный источник питания в реальных конструкциях не применяют. Смещение образуется автоматически при включении в цепь истока постоянного резистора нужного сопротивления.
Входное сопротивление Rвх между затвором и истоком (определяется при максимально допустимом напряжении между этими электродами)
Выходное сопротивление (определяется в режиме насыщения)
при Uзи = const.
Выходное сопротивление характеризуется тангенсом. угла наклона выходных характеристик. В рабочей области этот угол близок к нулю и, следовательно, выходное сопротивление оказывается достаточно большим (сотни килоом).
Рис.5
Толщина канала полевого транзистора W в рабочем состоянии зависит от ОПЗ р-п перехода и в соответствии с рис.5 равна . В свою очередь зависит от напряжения WЗИ на р-п переходе. Используя выражение можно получить зависимость толщины канала от напряжения на затворе где - контактная разность потенциалов; - диэлектрическая проницаемость полупроводника; - диэлектрическая постоянная, ; - заряд электрона, ; N - концентрация примеси.
Для расчёта напряжения отсечки необходимо выражение приравнять к нулю, и получим
Сопротивление сток-исток при UЗИ=0 определяется выражением , где L,d,Z-соответственно длина, толщина и ширина открытого канала;
- удельное сопротивление полупроводника п-типа электропроводности, где подвижность электронов в канале.
, этому уравнению соответствует точка насыщения А на рис.3, а.
Ёмкость затвора называемая барьерной педставляет собой приращения заряда к вызвавшему это изменение приращению напряжения.
где - площадь р-п перехода.
Кроме указанных выше, полевые транзисторы характеризуются рядом других максимально допустимых параметров, определяющих предельные режимы работы прибора.
К важнейшим достоинствам полевых транзисторов следует отнести:
. Высокое входное сопротивление, достигающее в канальных транзисторах с р-п переходами величины 106 - 10а Ом, а в транзисторах с изолированным затвором 1013 - 1013 Ом. Такое высокое значение входного сопротивления объясняется тем, что в транзисторах с р-п переходами электронно-дырочный переход между затвором и истоком включен в обратном направлении, а в транзисторах с изолированным затвором входное сопротивление определяется очень большим сопротивлением утечки диэлектрического слоя.
. Малый уровень собственных шумов, так как в полевых транзисторах, в отличие от биполярных, в переносе тока участвуют заряды только одного знака, что исключает появление рекомбинационного шума.
. Высокая - устойчивость против температурных и радиоактивных воздействий.
4. Высокая плотность расположения элементов при использовании приборов в интегральных схемах.
Полевые транзисторы могут быть использованы в схемах усилителей, генераторов, переключателей. Особенно широко применяются они в малошумящих усилителях с высоким входным сопротивлением. Весьма перспективным является также использование их (с изолированным затвором) в цифровых и логических схемах.
2)Задание на расчёт
ДАНО
1.Структура: полевой транзистор с управляющим р - п переходом на основе кремния с каналом п - типа электропроводности и двумя затворами (рис.)
2.Геометрические размеры канала: толщина d = 1 мкм, ширина Z = 500 мкм, длина L = 25 мкм.
.Электрические параметры: концентрация донорной примеси в канале NД = 6•1015 см-3, концентрация акцепторной примеси в р - областях затворов Na = 1•1018см-3
ОПРЕДЕЛИТЬ
1.Основные электрические параметры: сопротивление полностью открытого канала RCИ отк, напряжение отсечки UЗИ отс, емкость затвора CЗИ, максимальную частоту роботы
.Передаточную характеристику и связанные с нею параметры: начальный ток стока IC нач, напряжение насыщения UCИ нас, крутизну характеристики передачи .
3)Поряд