
- •Казань 2005
- •1. Основные понятия и расчетные соотношения
- •1.1 Устройство и принцип действия полевого транзистора с электронно-дырочным переходом
- •1.2 Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •1.3. Вах полевого транзистора (математическая модель).
- •1.5. Дифференциальные параметры полевого транзистора
- •1.6. Физическая эквивалентная схема полевого транзистора
- •Из записанного следует, что
- •Отсюда следует, что граничная частота крутизны определяется из соотношения
- •Постоянная времени определяется выражением
- •Элементарная теория пт
- •2. Задания на теоретические расчёты
- •3. Задания на экспериментальные исследования и методика их выполнения
- •4. Указания к отчёту
- •4. Контрольные вопросы
Элементарная теория пт
Определим зависимость толщины и сопротивление канала (Rк=Rси) полевого транзистора от напряжения на затворе Uзи при нулевом напряжении на стоке (Uси=0). При нулевом напряжении на стоке (Uси=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(φк+Uзи)1/2
где а= [2εε0(Nа+Nд)/(q NаNд)]1/2
При некотором напряжении Uзи =Uзи отс ( напряжение отсечки) канал перекрывается p-n-переходом, т.е.у=0. Ширина p-n-перехода при этом максимальна и равна
Δмах= h = а(φк+Uзи отс)1/2 ≈ а (Uзи отс)1/2.
Отсюда находим зависимость ширины канала у от напряжении Uзи
у
=
h[1-
((φк+Uзи
)/ Uзи
отс)
1/2].
Канал имеет максимальную ширину у0, когда Uзи=0
у0= h[1- (φк/ Uзи отс) 1/2].
При этом сопротивление канала минимально, и считаем, что оно равно Rк0. При подаче напряжения Uзи сопротивление канала Rк увеличивается и определяется выражением
Rк= Rк0/[1-( Uзи )/ Uзи 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
ус= h[1- ((φк+Uзи +Uси)/ Uзи отс) ½.
При определенном напряжение (Uси = Uси нас) происходит смыкание канала, в районе стока (ус= 0), и образование горловины канала. Это напряжение, называется напряжением насыщения Uси нас.
Определим напряжение насыщения Uси нас из условия, что (ус= 0). Получим
Uси нас= Uзи отс- (φк+Uзи)
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.
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.
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.
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.