2.3. Вах полевого транзистора с управляющим переходом в схеме ои.

2.3.1. Выходные (стоковые) характеристики: .

Выходные характеристики представляют зависимость тока стока Ic от напряжения Uси при заданной величине напряжения на затворе.

I_с

UСИ нас

обл. насыщения (акт.)

U_зи=0

п

U_зи= –1В р

линейная обл. о

U_зи= –2В б

о

U_зи= –3В й

U_зи= U_зиотс U_си

0

обл. отсечки

Рисунок 3 - Выходные (стоковые) характеристики ПТ

При отсутствии напряжения на электродах (U_си =0, U_зи =0) ПТ находится в состоянии термодинамического равновесия и токи равны нулю.

При увеличении напряжения между стоком и истоком U_си и нулевом напряжении на затворе (U_зи =0) ток I_с вначале линейно увеличивается с ростом напряжения, а затем скорость роста уменьшается и при рост прекращается – наступает режим насыщения, связанный с сужением канала в горловину около стока.

Если на затвор подано обратное напряжение U_зи < 0, то перекрытие канала наступает при меньшем напряжении стока U_си. Напряжение на затворе вызывает сужение канала и уменьшение его проводимости, поэтому ветви ВАХ смещаются вниз при увеличении . При напряжении на затворе, равном , наступает режим отсечки.

В идеализированной модели ПТ участки ВАХ в области насыщения считаются горизонтальными.

Очевидно, что при перекрытие канала наступает раньше, точка перекрытия смещается от стока в направлении истока и имеет координату: (рис. 4).

– U_зи

И С

+

L

Рисунок 4 - Эффект модуляции толщины базы

Эффект более раннего перекрытия канала при напряжении, превышающем напряжение насыщения:, называется эффектом модуляции длины канала (ЭМДК). Интервал называется участком перекрытия. При дальнейшем увеличении U_си участок перекрытия расширяется, и весь избыток напряжения падает на этом участке, а на проводящем участке канала напряжение остается постоянным, равным .

Рассмотрим влияние ЭМДК на выходные характеристики реального ПТ.

В реальных ПТ с ростом напряжения U_си в области насыщения происходит небольшой рост тока стока I_с. Это объясняется тем, что с увеличением U_си рабочая длина канала уменьшается до , соответственно уменьшается и сопротивление канала до , напряжение на этом участке остается неизменным, равным .

При дальнейшем увеличении напряжения U_си может произойти лавинный пробой. Т.к. напряжение на переходе около стока равно сумме напряжений (U_зи + U_си), то очевидно, что с увеличением модуля U_зи уменьшается напряжение U_си, при котором произойдет пробой. Поэтому в области лавинного пробоя наблюдается «перехлест» характеристик.

2.3.2. Входные характеристики: .

Входная характеристика представляет собой обратную ветвь ВАХ p-n-перехода. Изменение напряжения Uзи не вызывает существенных изменений тока затвора, что характерно для обратного тока p-n-перехода.

При прямом смещении полевой транзистор с управляющим p-n-переходом практически не используется, т.к. в этом случае резко возрастает ток затвора и снижается эффективность управления.

2.3.3. Передаточная (стоко-затворная) характеристика .

Поскольку управление выходным током ПТ производится напряжением входной цепи, создающим поперечное эл.поле, то представляет интерес стоко-затворная характеристика.

Iс

I_снач

U_си= 10В U_си= 5В

U_зиотс 0 U_зи

Рисунок 5 - Стоко-затворная характеристика ПТ

Ток имеет максимальную величину при напряжении Uзи =0, когда толщина канала максимальна. При подаче обратного напряжения на затвор, p-n-переход расширяется, толщина канала уменьшается, его сопротивление увеличивается, и ток стока Iс становится меньше.

Когда напряжение на затворе достигает величины напряжения отсечки U_зиотс, канал полностью перекрывается и ток в цепи падает до минимального значения, определяемого концентрацией неосновных носителей заряда. (Эта составляющая выходного тока является неуправляемой и составляет n – n₀₀ нА).

В режиме насыщения (активный режим) передаточная характеристика апроксимируется зависимостью:

, (10)

где I_снач начальный ток стока при U_зи =0.