13.3. Частотные характеристики полевых транзисторов
Частотные свойства полевого транзистора в схеме усилителя сигналов переменного тока принято оценивать коэффициентом широкополосности
.
(13.2)
Чем больше ёмкость стока, тем быстрее будет уменьшаться коэффициент передачи с ростом частоты. Поэтому высокочастотные транзисторы изготавливают с наименьшей возможной ёмкостью стока относительно истока, а подложку соединяют с истоком (см. рис. 12.4).
Также на работу полевого транзистора оказывает влияние время пролёта основных носителей заряда через канал
,
(13.3)
где V– дрейфовая скорость носителей,- подвижность зарядов.
Когда время пролёта tпрстановится сравнимым с периодом усиливаемого сигнала, транзистор практически перестаёт усиливать.
Амплитудно-частотная характеристика усилителя ОИ, выполненного на полевом транзисторе с управляющим p-n – переходомпредставлена на рис. 13.6.
Рис. 13.6. Амплитудно-частотная характеристика усилителя ОИ
Характеристика очень похожа на АЧХ усилителя ОЭ на биполярном транзисторе, только коэффициент передачи KUзависит от крутизны характеристики и может даже оказаться меньше. Особенных преимуществ перед биполярными транзисторами по частотным свойствам низкочастотные и среднечастотные полевые транзисторы не имеют.
13.4. Шумовые характеристики полевых транзисторов
Шумы транзистора определяются тепловым, избыточным и дробовым шумами.
Тепловойшум вызывается хаотическим движением носителей зарядов в полупроводнике. На средней частоте усиливаемого сигнала этот шум является основным.
Избыточныйшум проявляется на низких
частотах. Его второе название
-шум.
Источник – хаотические изменения
электрических свойств и поверхностных
состояний канала и выводов. Зависит от
качества полупроводниковых материалов
и технологии изготовления и принципиально
неустраним.
Дробовойшум возникает из-за тока утечки затвора, и для полевых транзисторов очень мал (практически не учитывается), в отличие от такого шума у биполярных транзисторов.
В электронике собственные шумы принято оценивать коэффициентом шума, выраженного в логарифмических единицах
.
(13.4)
Этот коэффициент характеризует уменьшение соотношения сигнал/шум на выходе электронного прибора (или усилителя) относительно соотношения сигнал/шум на входе за счёт внутренних шумов прибора. Коэффициент шума зависит от сопротивления источника входного сигнала, и становится минимальным (около 1 dB) при сопротивлении чуть более 1 МОм.
|
|
|
|
а) |
б) |
Рис. 13.7. Типовые зависимости спектральной плотности шумовых напряжений от частоты (а) и зависимость коэффициента шума полевого транзистора от внутреннего сопротивления источника сигнала (б): 1 – для полевого транзистора с управляющим p-n-переходом; 2 – для полевого транзистора с изолированным затвором; 3 – для биполярного транзистора
Более подробные сведения о полевых транзисторах и их применении в электронных схемах приведены в литературе [2, 10, 16].
Контрольные вопросы
1. Нарисуйте схему усилителя ОИ. Как выбирается рабочая точка при работе в классе А?
2. Как работает цепь автоматического смещения при питании усилителя ОИ на полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом?
3. Почему для транзистора с изолированным затвором (индуцированный канал) цепи смещения выглядят так же, как и для биполярного транзистора?
4. Как влияет изменение температуры на параметры полевого транзистора?
5. Что такое термостабильная рабочая точка?
6. Нарисуйте схему генератора тока на полевом транзисторе управляющим p-n-переходом. Как устанавливается рабочая точка схемы?
7. Расшифруйте обозначение КП302А, КП904Б.
8. Какие явления определяют зависимость коэффициента KUот частоты?
9. От чего зависит шум полевого транзистора? Какие преимущества имеет полевой транзистор перед биполярным по уровню шума?