5. 1 Инженерные модели полевых транзисторов

5.1.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом

В реальном транзисторе области канала и затвора представляют собой распределенную RC-цепь, поэтому полная эквивалентная схема транзистора предполагает использование модели с распределенными параметрами. Такой расчет сложен, поэтому для анализа процессов в транзисторе используют эквивалентные схемы с сосредоточенными параметрами ( рис.2.31.).

В схемах использованы обозначения: S*(w)  действующая крутизна транзистора; С_зи, С_зс, R_зи, R_зc  соответственно емкости и сопротивления обратносмещенного перехода; r_зи и r_зс  омические сопротивления области затвора; r_си  дифференциальное сопротивление канала (его нередко называют внутренним сопротивлением); r_с  сопротивление области стока; r_и  сопротивление области истока.

а) б)

Рис. 5.10. Полная –а) и упрощенная –б) эквивалентная схема полевого транзистора с управляющим р-п переходом.

На схемах рис.5.10. не учтены индуктивности выводов полевого транзистора (ПТ), влияние которых проявляется в диапазоне частот свыше 300 мГц.

Упрощение эквивалентной схемы произведено с учетом некоторых практических соображений. Например, сопротивления R_зи, R_зc имеют очень большие величины 10⁸10¹⁰ Ом, и в большинстве случае их можно не учитывать. Влияние омических сопротивлений области затвора r_зи и r_зс (их величина не превышает 1020 Ом) незначительно вплоть до предельной частоты генерации. Влияние дифференциального сопротивления канала на усилительные и частотные свойства ПТ в рабочем диапазоне частот (до 0,7 f_г) может также не учитываться. Для современных ПТ граничная частота крутизны превышает предельную частоту генерации транзистора в 25 раз, поэтому в диапазоне до 0,7 f_г зависимость крутизны ПТ от частоты может не учитываться: граничная частота крутизны определяется как частота, на которой модуль крутизны уменьшается в по сравнению с его максимальным значением.

В упрощенной схеме ПТ крутизна S  реальная величина, измеренная в статическом режиме Эта схема широко используется разработчиками электронной аппаратуры. для инженерных расчетов усилителей на ПТ..

3.2.2. Полевой моп-транзистор с изолированным затвором

В МОП-транзисторах необходимо учитывать активное влияние подложки, которое в эквивалентной схеме для МОП-транзистора можно отразить в виде генератора тока. В реальных дискретных и интегральных схемах подложку обычно соединяют с истоком и тогда генератор тока можно исключить из схемы. Кроме того, сопротивления участков затвористок и затворсток в МОП-транзисторе учитывают сопротивление диэлектрика в области затвора. Входное сопротивление ПТ со стороны затвора составляет не менее 10¹⁴10¹⁷ Ом, поэтому с этими сопротивлениями практически можно не считаться. Поэтому в данной работе будет дана только упрощенная эквивалентная схема МОП-транзистора (рис.2.32.) используемая в типовых инженерных расчетах усилителей.

Рис.5.11. Упрощенная эквивалентная схема МОП-транзистора.

Крутизна по затвору в этой схеме предполагается не зависящей от частоты. Кроме того, в схеме отсутствует сопротивление участка «подложкасток» (R_пс), но оно так велико по сравнению с сопротивлением канала (r_си), что с его шунтирующим действием можно не считаться.