4.3. Дифференциальные параметры и их определение по статическим характеристикам

Параметры транзисторов можно определить по статическим характеристикам, как показано на рис. 4.14. Для рабочей точки A (U_с^/, I_c^/, U_зи^/) крутизна и дифференциальное сопротивление определяются следующими выражениями:

(4.10) (4.11)

Рис. 4.14

Статический коэффициент усиления по напряжению:

, определяется при постоянстве тока стока.

Графически его не всегда можно найти.

Поэтому он рассчитывается по уравнению µ = SR_i .

4.4. Основные параметры полевых транзисторов

и их ориентировочные значения

К основным параметрам полевых транзисторов относят:

1). Крутизну характеристики

(4.12)

2). Крутизну характеристики по подложке

(4.13)

3). Статический коэффициент усиления по напряжению µ – от нескольких единиц до сотен;

4). Напряжение отсечки (U_{зи отс} = 0,2…10 В);

5). Пороговое напряжение U_{зи пор} (U_{зи пор} = 1…6 В).

6). Сопротивление сток-исток в открытом состоянии R_отк (R_отк = 2 …300 ОМ), дифференциальное сопротивление R_i = dU/dI U_СИ = const в пределах 5...100 кОМ.;

6). Постоянный ток стока I_{c макс} (десятки миллиампер – десятки ампер).

7). Остаточный ток стока I_{c ост} – ток стока при напряжении U_{зи отс} (I_{c ост} = = 0,001…10мА);

8). Максимальную частоту усиления f_p– частоту, на которой коэффициент усиления по мощности К_р равен единице (f_p – десятки, сотни мегагерц – до нескольких десятков гигагерц).

9). Начальный ток стока I_{с нач} – ток стока при нулевом напряжении U_зи; у транзисторов с управляющим р-n-переходом I_{с нач} = 0,2 … 600 мА; с технологически встроенным каналом I_{с нач} = 0,1… 100 мА; с индуцированным каналом I_{с нач} = 0,01… 0,5 мкА.

Обозначения полевых транзисторов аналогичны обозначениям биполярных транзисторов, только вместо буквы Т ставится буква П, например, КП1ОЗА, 2П303В и т. д.

Широкое распространение получают полевые транзисторы с барьером Шотки. Перспективными транзисторами являются полевые транзисторы на арсениде галлия, работающие на частотах до десятков – сотен гигагерц, которые можно использовать в малошумящих усилителях СВЧ, усилителях мощности и генераторах.

4.5. Полевые транзисторы с затвором шотки

Этот вид полевых транзисторов появился в связи с использованием в интегральной схемотехнике вместо кремния нового полупроводника – арсенида галлия, который позволяет в несколько раз увеличить быстродействие элементов информаци­онной техники.

Высокое быстродействие арсенид-галлиевых элементов объ­ясняется в десятки раз большей подвижностью электронов в этом полупроводнике, чем в кремнии. Кроме того, арсенид галлия имеет более широкую запрещенную зону, поэтому сделанная из него подложка служит хорошим изолирующим материалом. Однако арсенид галлия, в отличие от кремния, не образую прочных окислов, поэтому на нем не удается создать транзисторы с изолированным затвором, используя структуру «металл-окисел-полупроводник». Затвор таких транзисторов выполняют в виде перехода Шотки со структурой «металл-полупроводник». Поэтому такой транзистор называют «МЕП-т р а н з и с т о р» (металл-полупроводник), а также полевой транзистор с затвором Шотки (ПТШ).

Контактная разность потенциалов перехода Шотки создаёт под затвором обедненный слой (рис. 4.15, а), сечение которого можно изменять под действием разности потенциалов U_зи.

Рис. 4.15

Если контактная разность потенциалов затвора U_к перекрывает весь канал при U_зи = 0, то МЕП-транзистор работает в режиме обогащения канала. Для создания проводящего канала и его расширения к затвору необходимо приложить положительное относительно истока напряжение, являющееся прямым для перехода Шотки и, следовательно, сокращающим ширину (сечение) обедненного слоя (ср. рис. 4.15, б и в).

Увеличивать U_зи можно лишь до значения, равного примерно 0,7 В, при котором переход Шотки откроется (подобно диоду) и через затвор может начать протекать опасный для транзистора-прямой ток. Стокозатворная характеристика такого МЕП-транзистора приведена на рис. 4.15, б. Если же при U_зи = 0 имеется проводящий канал, то транзистор работает в режиме обеднения канала. Управляющее напряжение на затворе такого транзистора можно изменять от отрицательного напряжения отсечки U_отс. (рис. 4.15, в) до положительного напряжения, при котором еще не наступит прямое смещение перехода Шотки, т. е. примерно 0,7 В.

МЕП-транзисторы с обеднением канала более технологичны и шире применяются в интегральной схемотехнике, несмотря на то, что для смещения исходной рабочей точки в точку U_отс. требуются два источника электропитания.

Условное обозначение МЕП-транзистора совпадает с обозначением полевого транзистора с p-n-затвором (рис. 4.15, г).