ЛЕКЦИЯ 15. МОДЕЛИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ |
|||||||||||||||
Эквивалентная схема (схема замещения) полевого транзистора для |
|||||||||||||||
схемы включения с общим истоком показана на рис. 15.1. Приведенная |
|||||||||||||||
модель |
является |
малосигнальной |
эквивалентной схемой полевого |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
транзистора |
для |
области |
низких |
||||||
|
|
|
|
|
|
частот. |
|
|
|
|
|
|
|
Rзи |
|
з |
Сзc |
|
|
|
с |
|
Входное |
сопротивление |
|||||||
|
|
|
велико |
|
и |
|
представляет |
собой |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Rзи |
Сзи |
SUзи |
Сси |
Rс |
сопротивление |
обратно смещенного |
|||||||||
p–n-перехода, |
|
либо |
сопротивление |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
изолирующего |
слоя |
диэлектрика |
в |
||||||
|
|
и |
|
|
|
случае |
МОП-транзистора. Емкости |
||||||||
|
|
|
|
|
Сзc, Сзи |
и |
|
Сси |
– |
это |
емкости |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Рис. 15.1. Малосигнальная эквивалентная |
перекрытия затвора с областями стока |
||||||||||||||
схема полевого транзистора |
|
и |
истока. |
Для |
анализа |
работы |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
транзистора в области низких частот |
|||||||||
во многих случаях указанные емкости можно исключить. Генератор тока |
|||||||||||||||
SUзи отражает усиление, даваемое транзистором. Выходное сопротивление |
|||||||||||||||
транзистора Rс представляет собой сопротивление канала переменному току |
|||||||||||||||
и в случае работы транзистора на участке насыщения велико. |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
d |
RD |
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cgd |
Igd |
Ugd |
Id |
(Сток) |
|
|
||||
RG |
g |
|
Idrain |
|
|
G |
IG |
|
|
Ugs |
|
(Затвор) |
|
|
|
|
|
|
Cgs |
Igs |
Ugs |
IS |
|
|
|
|
E |
RS |
S |
|
|
|
|
(Исток) |
|
|
Рис. 15.2. Нелинейная схема замещения полевого транзистора |
|
|||
|
|
с управляющим p–n-переходом |
|
|
|
Электроника. Конспект лекций |
-151- |
ЛЕКЦИЯ 15. МОДЕЛИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
Анализ работы указанной схемы не представляет затруднений и ведется на основе соотношений, применяемых при анализе линейных электрических цепей.
Современные САПР (PSPICE, MICROCAP, OrCAD, DesignLab), как правило, имеют встроенные модели нелинейных компонентов, в т. ч. полевых транзисторов, которые позволяют моделировать поведение схемы в широком диапазоне изменения токов и напряжений как постоянных, так и переменных составляющих сигналов. Этот класс моделей называется
динамическими моделями большого сигнала.
Полевые транзисторы с управляющим p–n-переходом описываются нелинейной моделью Шихмана – Ходжеса в соответствии с эквивалентной схемой (рис. 15.2). Параметры модели транзистора приведены в табл. 15.1.
Полевой транзистор обедненного типа характеризуется отрицательными значениями порогового напряжения VTO (для каналов p- и n-типа), а транзистор обогащенного типа – положительными значениями
VTO.
Таблица 15.1
Параметры полевого транзистора
Имя |
Параметр |
|
Размер |
Значение по |
|
|
ность |
умолчанию |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
AF |
Показатель |
степени, |
– |
1 |
|
|
определяющий |
зависимость |
|
|
|
|
спектральной плотности фликкер- |
|
|
||
|
шума от тока через переход |
|
|
||
ALPHA |
Коэффициент ионизации |
В |
0 |
||
BETA |
Коэффициент |
|
А/В |
10–4 |
|
|
пропорциональности |
|
|
|
|
ВЕТАТСЕ |
Температурный коэффициент |
%/°С |
0 |
||
|
BETA |
|
|
|
|
CGD |
Емкость |
перехода |
затвор- |
Ф |
0 |
|
сток при нулевом смещении |
|
|
||
CGS |
Емкость |
перехода |
затвор- |
Ф |
0 |
|
исток при нулевом смещении |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Электроника. Конспект лекций |
-152- |
ЛЕКЦИЯ 15. МОДЕЛИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
|
|
|
|
Продолжение табл. 15.1 |
||
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
|
||||
FC |
Коэффициент |
нелинейности |
– |
|
0.5 |
|
|
емкостей переходов при прямом |
|
|
|
||
|
смещении |
|
|
|
|
|
IS |
Ток насыщения р–n-перехода |
А |
|
10–14 |
||
|
затвор-канал |
|
|
|
|
|
ISR |
Параметр тока рекомбинации |
А |
|
0 |
||
|
р–n-перехода затвор-канал |
|
|
|
|
|
KF |
Коэффициент, |
|
– |
|
0 |
|
|
определяющий |
спектральную |
|
|
|
|
|
плотность фликкер-шума |
|
|
|
|
|
LAMBDA |
Параметр модуляции длины |
1/В |
|
0 |
||
|
канала |
|
|
|
|
|
M |
Коэффициент |
лавинного |
– |
|
0.5 |
|
|
умножения обедненного р–n- |
|
|
|
||
|
перехода затвор-канал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
Коэффициент |
неидеальности |
– |
|
1 |
|
|
р–n-перехода затвор-канал |
|
|
|
|
|
NR |
Коэффициент |
эмиссии |
для |
– |
|
2 |
|
тока ISR |
|
|
|
|
|
PB |
Контактная |
разность |
В |
|
1 |
|
|
потенциалов р–n-перехода затвора |
|
|
|
||
RD |
Объемное |
сопротивление |
Ом |
|
0 |
|
|
области стока |
|
|
|
|
|
RS |
Объемное |
сопротивление |
Ом |
|
0 |
|
|
области истока |
|
|
|
|
|
VK |
Напряжение |
ионизации |
для |
В |
|
0 |
|
перехода затвор-канал |
|
|
|
|
|
VTO |
Пороговое напряжение |
|
В |
|
–2 |
|
VTOTC |
Температурный коэффициент |
В/°С |
|
0 |
||
|
VTO |
|
|
|
|
|
XTI |
Температурный коэффициент |
– |
|
3 |
||
|
тока IS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электроника. Конспект лекций |
-153- |
ЛЕКЦИЯ 15. МОДЕЛИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
|
|
|
|
Окончание табл. 15.1 |
||
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
|
||||
T_ABS |
Абсолютная температура |
|
°С |
|
27 |
|
T_MEASU |
Температура измерений |
|
°С |
|
27 |
|
RED |
|
|
|
|
|
|
T_REL_GL |
Относительная температура |
|
°С |
|
0 |
|
OBAL |
|
|
|
|
|
|
T_REL_LO |
Разность |
между |
|
°С |
|
0 |
CL |
температурой |
транзистора и |
|
|
|
|
|
модели-прототипа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для МОП-транзисторов существуют семь уровней модели. Модели уровней 5–7 редко используются в расчетах. На практике чаще всего используется модель первого уровня (LEVEL =1). Она применяется в приближенных расчетах, когда не требуется высокая точность. По умолчанию, если параметр LEVEL не указан при описании модели, используется модель МОП-транзистора первого типа.
Электроника. Конспект лекций |
-154- |