Элементарная теория пт

Определим зависимость толщины и сопротивление канала (R_к=R_си) полевого транзистора от напряжения на затворе U_зи при нулевом напряжении на стоке (Uси=0). При нулевом напряжении на стоке (U_си=0) канал полевого транзистора имеет постоянную ширину по всей длине от истока до затвора

Пусть h- расстояние между металлургическими границами затвора и подложки, у-толщина проводящей части канала. Из рисунка видно, что у=h – δ, где δ – ширина р-n-перехода

δ =а(φ_к+U_зи)^1/2

где а= [2εε₀(N_а+N_д)/(q N_аN_д)]^1/2

При некотором напряжении U_зи =U_{зи отс} ( напряжение отсечки) канал перекрывается p-n-переходом, т.е.у=0. Ширина p-n-перехода при этом максимальна и равна

Δ_мах= h = а(φ_к+U_{зи отс})^1/2 ≈ а (U_{зи отс})^1/2.

Отсюда находим зависимость ширины канала у от напряжении U_зи

у = h[1- ((φ_к+U_зи )/ U_{зи отс}) ^1/2].

Канал имеет максимальную ширину у₀, когда U_зи=0

у₀= h[1- (φ_к/ U_{зи отс}) ^1/2].

При этом сопротивление канала минимально, и считаем, что оно равно R_к0. При подаче напряжения U_зи сопротивление канала R_к увеличивается и определяется выражением

R_к= R_к0/[1-( U_зи )/ U_{зи отс}) ^1/2]

Если на сток подано положительное напряжение, то ширина канала по длине от истока до затвора не постоянна. Он сужен, в направлении к стоку. У стока его ширина определяется из выражения

у_с= h[1- ((φ_к+U_зи +U_си)/ U_{зи отс}) ^½.

При определенном напряжение (U_си = U_{си нас}) происходит смыкание канала, в районе стока (у_с= 0), и образование горловины канала. Это напряжение, называется напряжением насыщения U_{си нас}.

Определим напряжение насыщения U_{си нас} из условия, что (у_с= 0). Получим

U_{си нас}= U_{зи отс}- (φ_к+U_зи)

2. Задания на теоретические расчёты

1.

2.

3. Задания на экспериментальные исследования и методика их выполнения

Задание 1. Исследование полевого транзистора с управляющим р-п переходом и каналом n-типа.

1. Снять статическую передаточную ВАХ, Ic=F(Uзи)|Uси=const, при Uси=1, 10В. Для этого собрать схему, приведенную на рис.1.

Р ассчитать крутизну S=Ic/Uзи|Uси=const, при Uси=-2В. Определить напряжение отсечки.

Рис.1.

2. Исследование выходных ВАХ. Ic = F(Uси)|Uзи =const, при Uзи =-1, -2, -3В.

Д ля этого собрать схему, приведенную на рис.2.

Рис.2.

Рассчитать выходное сопротивление Rвых= Uси /Ic|Uзи =const, при Uзи =-2В, Uси=10В.

Задание 2. Исследование полевого МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа.

1. Снять статическую передаточную ВАХ , Ic=F(Uзи)|Uси=const, при Uси=1, 10В. Для этого собрать схему, приведенную на рис.3.

О пределить напряжение отсечки.

Рассчитать крутизну S=Ic/Uзи|Uси=const, при Uси=10В, Ic=10мА.

Рис.3.

2.2 Исследование выходных ВАХ. Ic = F(Uси)|Uзи =const, при Uзи =-1, -2, -3В.

Для этого собрать схему, приведенную на рис.4.

Рассчитать выходное сопротивление Rвых= Uси /Ic|Uзи =const, при Ic=10мА, Uси=10В.

Р ис.4.

Задание 3. Исследование полевого МДП-транзистора с встроеннным каналом п-типа.

3.1. Снять статическую передаточную ВАХ , Ic=F(Uзи)|Uси=const, при Uси=1, 10В. Для этого собрать схему, приведенную на рис.5.

Определить напряжение отсечки.

Рассчитать крутизну S=Ic/Uзи|Uси=const, при Uси=10В, Ic=10мА.

Р ис.5

3.2. Исследование выходных ВАХ. Ic = F(Uси)|Uзи =const, при Uзи =-2, 0, +3В.

Для этого собрать самостоятельно схему измерения.

Рассчитать выходное сопротивление Rвых= Uси /Ic|Uзи =const, при Ic=10мА, Uси=10В.

Задание 4.Измерение дифференциальных параметров полевых транзисторов.

4.1 измерение крутизны.

4.2 Измерение выходного сопротивления.

4.3 Измерение коэффициента усиления по напряжению.