1.3.2. Полевой транзистор, включенный по схеме с ои а) с n-каналом,

б) с p-каналом

Выходные характеристики в схеме с общим истоком:

I_c = f(U_си) при U_зи=const

Рис. 1.3.3. Выходные характеристики ПТ

Напряжение между стоком и истоком, равное

U_cи.нас = |U_зи.отс- U_зи| (1.3.1)

называется напряжением насыщения.

При повышении напряжения на стоке выходной ток возрастает, но при этом уменьшается толщина канала по его длине и возрастает сопротивление , поэтому зависимость I_c от U_си нелинейна , постепенно замедляется рост тока. Когда U_си достигает напряжения насыщения U_си.нас , прекращается рост тока (по упрощенной теории). Горизонтальный участок выходной характеристики называется участком насыщения. Реальные характеристики в области насыщения имеют небольшой наклон. Чем больше запирающее напряжение на затворе , тем раньше наступает перекрытие канала: при меньшем U_си наступает насыщение , и ток насыщения I_с.нас оказывается меньшим.

Передаточные (стоко-затворные) характеристики определяют зависимость I_c= (U_зи) при U_си=const. Обычно их строят для U_си>U_си.нас. Стоко-затворная характеристика представлена на рис. 1.3.4.

Максимальное значение тока стока при U_зи=0 называется начальным током I_с.нач.

Передаточная характеристика описывается параболой:

(1.3.2)

1.3.2. Дифференциальные параметры.

Ток стока зависит от двух переменных: напряжений U_зи. и U_cи..

Приращение тока :

I_c = SU_зи + G_сиU_cи, (1.3.3)

или в системе Y- параметров:

Рис. 1.3.4. Стоко-затворная характеристика ПТ.

I_c = Y₂₁U_зи+Y₂₂U_cи (1.3.4)

Здесь Y₂₁ или S - это проводимость прямой передачи или крутизна передаточной характеристики :

S=dI_c/dI_зи (при U_cи=const) (1.3.5)

Из-за нелинейного вида передаточной характеристики крутизна зависит от начальной точки на кривой:

S = (2I_c.нач./U_зи.отс) , мА/В (1.3.6)

Крутизна S имеет максимальное значение при U_зи=0 и линейно убывает до нуля при запирании транзистора. S измеряется в мА/В.

Y₂₂ или G_си - выходная проводимость.

G_си = dI_c/dU_си (при U_зи = const). (1.3.7)

Может быть определена по выходным характеристикам. Величина G_си у полевого транзистора очень мала, ее наличие обусловлено изменением эффективной длины канала при изменении напряжения U_си.

Малосигнальная схема для переменных составляющих:

Рис. 1.3.5. Малосигнальная схема ПТ.

С повышением частоты колебаний напряжений и тока сказывается влияние междуэлектродных емкостей, которые снижают показатели транзистора:

- уменьшается крутизна,

- появляются емкостные составляющие входного и выходного тока,

• появляется цепь внутренней обратной связи через проходную емкость, которая может нарушить устойчивую работу в схеме усилителя.

На рис. 1.3.6 представлена эквивалентная схема ПТ, работающего на высоких частотах, где C₁₁ = C_зи - входная емкость, C₂₂ = C_си - выходная емкость, C₁₂ = C_3с - проходная емкость, C_3к - распределенная емкость между затвором и активной частью канала, r_к - поперечное сопротивление этого слоя.

Рис. 1.3.6. Эквивалентная схема ПТ, работающего на ВЧ.

Цепочка C_3к r_к снижает крутизну, т.е. эффективность управления на высоких частотах сигнала:

, (1.3.8)

где предельная частота крутизны транзистора. На этой частоте S уменьшается в раза по сравнению с низкими частотами. Реальные значения f_s - десятки МГц.

На низких частотах входной ток в цепи затвора отсутствует. Входное сопротивление очень велико: R_вх = 10⁶..10⁹ Ом; I_з.ут. = 0,05...0,1мкА.