8.5 Вах полевого транзистора (математическая модель)

8.5.1 Транзистор с управляющим n-р переходом

Поведение выходной характеристики в начальной области:

,

где I _СНАС - начальный ток стока приU_ЗИ =0;U _ЗИОТС- напряжение отсечки.

В области насыщения:

.

8.5.2 Транзистор с изолированным затвором

,

где S_УД- удельная крутизна, зависящая от конструкции, материала и размеров канала.

В области насыщения:

.

8.6 Дифференциальные параметры полевого транзистора

Полевой транзистор, как и биполярный может быть представлен активным четырехполюсником и при работе с малыми сигналами охарактеризован дифференциальными параметрами.

На практике в качестве дифференциальных параметров на НЧ используют:

1. Крутизну стокозатворной ВАХ полевого транзистора

,

где S- крутизна;U_СИ - напряжение между стоком и истоком;I_С -ток стока;U_ЗИ -напряжение межу затвором и истоком.

2. Входную проводимость полевого транзистора

,

где S– крутизна;Iз– ток затвора;U_ЗИ– напряжение между затвором и истоком;U_СИ– напряжение между стоком и истоком.

3. Выходную проводимость

,

где S- крутизна;Ic- ток стока;U_СИ -напряжение между стоком и истоком;U _ЗИ- напряжение между затвором и истоком.

Часто при расчетах используют выходное сопротивление (оно в области насыщения у маломощных транзисторов равно 10...100 кОм).

Кроме того, полевой транзистор характеризуется статическим коэффициентом усиления

,

где S - крутизна;R_i- выходное сопротивление;U_СИ -напряжение между стоком и истоком;U_ЗИ -напряжение между затвором и истоком;Ic- ток стока.

Знак (-) означает, что для сохранения неизменной величины тока стока при определении знаки приращений напряженийU_СИ иU_ЗИдолжны быть разными.

8.7 Физическая эквивалентная схема полевого транзистора

Физическая эквивалентная схема показана на рисунке 8.9.

Усилительные свойства транзистора отражаются идеальным генератором SUmзи.

Рисунок 8.9

Проводимость g₂₂характеризует выходную проводимость транзистора.

Емкость Сси - для транзистора с управляющим n-p переходом определяется емкостью между электродами стока и истока.

В МДП-транзисторе Сси - выше существенно.

Сзи и Сзс - это барьерные емкости (поскольку полевой транзистор работает с обратно смещенным n-p переходом).

Для МДП - транзистора емкости затвора относительно областей С и U имеют следующие значения: Сзи=2...15пФ; Сзс=0,3...10пФ для всех; для МДП Сис=3...15пФ; для транзистора с n-p переходом Сис<1пФ.

Рассмотренная схема справедлива до частоты, равной 0,7f_гр.

Частота f_Г, на которой коэффициент усиления по мощности в режиме согласования по входу и выходу равен единице, называется предельной частотой генерации транзистора.

,

где r_u- сопротивление неуправляемого участка канала вблизи области истока, зависящее от тока насыщения, как правило, не превышающее несколько десятков Ом.

Из приведенной схемы определяют у-параметры (т.е. определяют соответствие между параметрами эквивалентной схемы и y-пара-метрами транзистора).

;;

;.

Знак минус в формуле для y₁₂означает, что ток во входной цепи, вызванный напряжением Uси вследствие обратной связи в транзисторе, имеет направление, противоположное току, которое принято положительным для тока затвора. Из условий следует, что с ростом рабочей частоты транзистора величины всех проводимостей растут. Поскольку Сзс мала, ее влияние на достаточно высоких частотах приобретают

.