Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПТ.doc
Скачиваний:
110
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
668 Кб
Скачать

Является дифференциальным внутренним сопротивлением транзистора.

Так же как и у биполярных, у полевых транзисторов различают режимы большого и малого сигналов. Режим большого сигнала чаще всего рассчитывают с помощью входных и выходных характеристик транзистора и эквивалент­ной схемы рис. 4, а. Для анализа режима малого сигнала широко применяют малосигнальную эквивалентную схему, представленную на рис. 4 б (транзистор с каналом п-типа). Так как со­противления закрытых переходов RЗС и RЗИ в кремниевых полевых транзисторах велики (от десятков до сотен МОм), их в большинстве случаев можно не учитывать.

Типовые значения параметров кремниевых транзисторов, входящих в эквивалентные схемы на рис.4, следующие: S = 0,3-3 мА/В; R l010 Ом; R l010 Ом; RСИ диф = 0,1-1МОм; С  СЗС  0,2-10 пФ.

Часто для практических расчетов используют малосигнальную эквивалентную схему полевого транзистора, представленную на рис.5.

Хотя эта схема не совсем точно отражает реальные физические процессы, протекающие в полевых транзисторах с управляющим р-п-переходом, расчеты с ней дают неплохие результаты.

Емкости у полевого транзистора, а также конечная скорость движения носителей заряда в канале определяют его инерци­онные свойства. При расчетах со схемой, показанной на рис.5, инерционность транзистора в первом при­ближении учитывают путем введения операторной крутизны характеристики

S (р)= S0 (1+pЗ), (9)

где З = RкС3 постоянная времени, определяемая по величинам эквивалентной модели (Rк = 500 – 800 Ом, С3 = 0ю2 – 10 пФ). Эта постоянная времени определяет предельную частоту,

З = 1/З,

которая соответствует значению  S (р) = 0,7 Sо (здесь Sо - статическая величина крутизны характеристики).

Для выражения частотной зависимости крутизны характеристики иногда используют формулу

, (10)

где гр может быть поставлено в соответствие с З.

При изменении температуры параметры и характеристики полевых транзисторов с управляющим р-п-переходом изменя­ются из-за воздействия следующих факторов: изменения об­ратного тока закрытого р-п-перехода, изменения контактной разности потенциалов этого перехода и изменения удельного со­противления канала.

Обратный ток у закрытого р-п--перехода возрастает по экспоненциальному закону при увеличении температуры. Ори­ентировочно можно считать, что он удваивается при увеличении температуры на 6-8°С. Если в цепи затвора транзистора стоит большое внешнее сопротивление, то падение напряжения на нем, вызванное изменившимся током, может существенно изменить напряжение на затворе.

Контактная разность потенциалов уменьшается при увеличе­нии температуры приблизительно на 2,2 мВ/град. При неиз­менном напряжении на затворе это приводит к увеличению тока стока. Для транзисторов с низким напряжением отсечки UЗИ отс этот эффект является преобладающим и изменения тока стока будут иметь положительные значения.

Так как температурный коэффициент, характеризующий изменение удельного сопротивления канала, положителен, то ток стока при росте температуры уменьшается. Это открывает возможность правильным выбором положения рабочей точки транзистора взаимно компенсировать изменения тока стока, вы­званные изменением контактной разности потенциалов и изменением удель­ного сопротивления канала. В итоге ток стока будет почти постоянным в широком диапазоне температур.

Рабочую точку, в которой изменение тока стока с измене­нием температуры имеет минимальное значение, называют термостабильной точкой. Ее ориентировочное положе­ние можно найти из уравнения

U ЗИ ТС = U ЗИ отс + U 1, (11)

где U 1  0,63 В.

Из (5) видно, что при значительном U ЗИ отс крутизна характеристики в термостабильной точке невелика и от транзистора можно получить значительно меньший коэффици­ент усиления, чем при работе с малым напряжением.

Современные полевые транзисторы, выполненные на основе кремния, работоспособны до температуры 120—150 °С. Их включение в схемы усилительных каскадов с общим истоком (схема ОИ) и общим стоком (схема ОС) показано на рис.6.

В этих схемах источник постоянного напряжения Uсм необходим для того, чтобы обеспечить работу транзистора в выбранной рабочей точке, которое определяется определенному значению интегрального сопротивления канала RCИ и определенной величине тока стока,

IC = E/(RCИ + R).

При подаче входного усилива­емого напряжения Uвх по­тенциал затвора начинает менять­ся в соответствии с временной зависимостью входного сигнала. Соответственно из­меняются и токи стока и истока, а также падение напряжения на сопротивлении R.

В схеме ОИ амплитуда изменений падения напряжения на резисторе R (при большой величине последнего) оказывается значительно больше амплитуды входного напряжения U вх, что означает усиление сигнала. Схема ОС не обладает усилением сигнала по напряжению. Его чаще всего используют в качестве управляемого входным напряжением источника тока.

Схема с общим затвором (ОЗ) используется лишь при усилении сигналов сверхвысокой частоты. Поскольку режим работы таких усилителей предполагает очень сложные процессы, связанные с волновыми свойствами токов, протекающих в цепях транзистора, здесь такие схемы не рассматривается.