Частотні властивості транзистора

Для визначення частотних властивостей транзистора складемо фізичну еквівалентну схему рис. 50:

В цій схемі r_стоку і r_витоку представляють собою об’ємний опір кристалу напівпровідника з виводами стоку і витоку. Величина цих опорів залежить від властивостей напівпровідника і технології виготовлення, і на низьких частотах роботи польового транзистора їх можна не враховувати порівняно із великим внутрішнім опором r_i самого каналу. Ємності і опір R_ЗВ моделюють p-n-перехід з бар’єрною ємністю і великим опором p-n-переходу. Генератор струму, ввімкнений паралельно великому опорові r_i , характеризує підсилюючі властивості транзистора.

Рисунок 50 Еквівалентна фізична модель польового транзистора

Для спрощеного моделювання і визначення частотних властивостей польового транзистора роблять наступні припущення. Опір зворотно ввімкнених переходів дуже великий і його в першому наближенні можна не враховувати як на низьких, так і на високих частотах, тому що на низьких частотах опір бар’єрних ємностей набагато більший r_вит або r_ЗВ . На високих частотах опір бар’єрних ємностей буде набагато менший опорів зворотно включених p-n-переходів.

В такому випадку ми отримаємо просту схему:

Рисунок 51 Спрощена еквівалентна фізична модель польового транзистора

Для з’ясування впливу прохідної ємності С_ЗС на частотні властивості транзистора приведемо опір прохідної ємності до входу транзистора і цей опір буде враховувати вплив транзистора на вхідний каскад або на джерело вхідного сигналу. Струм, який проходить через С_ЗС :

Для того, щоб навантаження на джерело вхідного сигналу не змінилося, замість С_ЗС на вхід ввімкнемо z_еквів , і прирівнявши струми, знайдемо величину еквівалентної ємності.

Звідси знайдемо величину еквівалентної ємності

Для того, щоб прохідна ємність транзистора мала якомога менший вплив на частотні властивості, необхідно зменшувати її, а це можливо лише при конструктивному виготовленні. При роботі на високих частотах С_ЗС вносить негативний зворотний зв’язок, який на деяких частотах може бути позитивним. В цьому випадку схема з транзистором може перейти в режим збудження, і підсилювач перетвориться в генератор, який буде перетворювати енергію постійного струму в енергію змінного струму з частотою збудження. Чим більше μ , тим менше частотні можливості польового транзистора.

Польові транзистори з ізольованим затвором

Це транзистор, у якого затвор в електричному відношенні відокремлений від каналу шаром діелектрика. В залежності від того, як створюється канал між витоком і стоком, транзистори діляться на дві підгрупи:

Транзистори з власним каналом (між областями витоку і стоку при виготовленні створюється канал такої же провідності напівпровідника, як витік і стік)

Транзистори з наведеним (індукованим) каналом. У таких транзисторах канал створюється між областями витоку і стоку за рахунок зовнішньої напруги, прикладеної до затвору.

Польові транзистори з наведеним каналом

Конструктивно обидва типи транзисторів виготовляються в монокристалі напівпровідника з домішковою провідністю типу n або p, і який слабо легований. Цей напівпровідник називають підкладкою. Ретельно оброблена поверхня кристалу покривається тонким шаром діелектрика, в якому зроблено два отвори. Під отворами шляхом дифузії створюються дві сильно леговані інверсні області напівпровідника. Ці області називаються витоком і стоком. Область між стоком і витоком на поверхні діелектрика покривається тонким металевим шаром, який служить затвором. Від областей стоку і витоку робляться не випрямляючі контакти виводів (витік і стік).

В залежності від типу діелектрика транзистори ділять на 2 групи:

Якщо в якості діелектрика використовують оксид кремнію, то транзистори називають метал-оксид-напівпровідник МОН (МОП). Якщо інші діелектрики, то – метал-діелектрик-напівпровідник МДН (МДП).