Увеличение uc не может сузить канал, что привело бы к уменьшению тока, а приводит к увеличению длины l сомкнутой части канала. Это сокращает участок канала до смыкания lЭ = l – l, что приводит к уменьшению падения напряжения на этом участке и небольшому росту тока iс с увеличением uс (отображено пунктиром на рис. 5.4).

Пробой затвора лавинного происхождения вызывает появление больших токов затвора, что сказывается и на выходных вольтамперных характеристиках.

5.3.Параметры и эквивалентные схемы

Врежиме усиления слабых сигналов используются дифференциальные параметры, аналогичные параметрам усилительных вакуумных ламп.

Основным параметром является крутизна

есть максимальное значение S, которое формально получается при uз + u0 =0 и uзс = up0. Отметим, что S0 численно равна проводимости бруска размером

2 авl .

Формулу для крутизны в области насыщения получаем, подставляя в

(5.16) uзс = up0,

Выходная дифференциальная проводимость в ненасыщенной области есть

Рис. 5.8. Пленарная конструкция полевого транзистора и схемное обозначение конструкции со вторым затвором

При анализе поведения транзистора на высоких частотах нужно учитывать реальную конструкцию. Большое влияние оказывают взаимные емкости электродов ( Сзс, Сзн, Сси). ѐмкость затвора является распределенной и подключена через распределенное сопротивление канала. Именно постоянные времени зарядных цепей определяют граничные частоты полевых транзисторовю

В полевых транзисторах нет эффектов накопления заряда неосновных носителей. Однако процесс изменения проводимости канала при изменении напряжения на затворе является инерционным. При изменении напряжения на затворе изменяется область пространственного заряда р-п перехода и необходимые для изменения зарядные токи текут через неперекрытую часть канала. Сопротивление канала у стокового конца значительно, особенно в области перекрытия канала, и постоянная времени заряда получается большой.

В эквивалентной схеме заменяют распределенные емкости и сопротивления сосредоточенными. Малосигнальная эквивалентная схема полевого транзистора на высоких частотах приведена на рис. 5.9. Здесь схема 5.7 дополнена емкостными цепями транзисторной структуры и сопротивлениями тела истока Ruu' и стока Rcc.

Рис. 5.9. Эквивалентная схема полевого транзистора на высоких частотах

Емкости имеют величину Сзи = I – 15 пкФ , Cзс= I – 10 пкФ. Полная схема включает также индуктивности выводов, емкости исток-край затвора, сток-край затвора и внешние емкости между выводами.

Часто оценивают граничную частоту усилительного элемента как частоту, на которой коэффициент усиления по мощности равен единице. Для прибора с крутизной характеристики S коэффициент усиления по току

коэффициент усиления по напряжению

Так, если S = 2 мA/В и Свх = I пкФ, то fгр = 300 мгц. Экспериментально измеренные граничные частоты высокочастотных

полевых транзисторов с управляющим переходом около 200 мгц.

5.4. Полевой транзистор с изолированный затвором (МОП - транзистор)

Управление проводимостью полупроводника электрическим полем, создаваемым металлическим затвором, изолированным от поверхности полупроводника тонким слоем диэлектрика является одним из самых ранних изобретений. Это предложение реализовано в виде серийных полевых приборов в 60 -е годы. Примеры конструкций транзисторов с п-каналом приведены на рис. 5.10.

Транзистор со встроенным п-каналом (рис. 5.10 а) формируется на р- подложке. Канал в виде тонкого (около I мкм) слоя п-кремния отделен от затвора изолирующим слоем двуокиси кремния. При напряжении па затворе, равном нулю, канал является проводящим. Подача отрицательного напряжения уменьшает проводимость канала, и функционирование транзистора аналогично уже рассмотренному случаю затвора в виде управляющего р-п перехода. Положительное напряжение на затворе увеличивает концентрацию электронов в канале и увеличивает его проводимость.

В транзисторе с наведенным (индуцированным) каналом (рис. 5.10 б) положительное напряжение на затворе притягивает электроны р-подложки к поверхности и соединяет п-области истока и стока тонким проводящим слоем. Рабочие напряжения на затворе и стоке одного знака, что упрощает связь между усилительными каскадами или логическими элементами. Следует отметить, что наведенный канал может появиться и при uзи = 0 под влиянием положительного заряда ионов в изолирующей пленке SiO2