5.2. Малосигнальные параметры полевого транзистора

Режим полевого транзистора определяется напряжениями на его элек­тродами и токами через них. На семействах выходных и проходных ха­рактеристик режим дают координаты точки А (рис. 5.2, 5.3), которая назы­вается рабочей точкой. В малой окрестности этой точки характеристики можно считать линейными, а транзистор – линейным трёхполюсни­ком для малого сигнала. Основными параметрами такого трёхполюсника являются:

крутизна;

внутреннее сопротивление ;

статический коэффициент усиления .

Эти параметры связаны между собой соотношением

. (5.3)

Параметры ,,зависят от координат точки А, т.е. от режима. Они определяются из статистических характеристик. КрутизнуS можно также определить путём дифференцирования выражения (5.2)

Если U_зат = 0, то S = S_max = .

5.3. Эквивалентная схема полевого транзистора для малого сигнала

Как отмечалась ранее, для малого сигнала полевого транзистора пред­ставляется линейным трехполюсником. Эквивалентная схема его показана на рис. 5.5.

На ней изображены три электрода транзистора – сток, исток и затвор. Тот факт, что ток в цепи сток – исток зависит от напряжения между, сто­ком и истоком, отражается на эквивалентной схеме сопротивлением. Зависимость этого же тока от напряжения на затворе от­ражена источником тока. Емкости и – барь­ерные емкости запертого p-n-перехода. Они определяют частотные свойства транзистора. На низких частотах их влияние пренебрежимо мало.

Эквивалентную схему (рис. 5.5) можно изобразить и иначе, заменив ис­точник тока эквивалентной эдс. Для эквивалентной эдс с учётом выра­же­ния (5.3) имеем

(5.4)

Эквивалентная схема с источником эдс показана на рис. 5.6.

Изображение полевых транзисторов с p-n-переходом на электриче­ских схемах приведено на рис. 5.7.

n-канал р-канал

Рис. 5.6 Рис. 5.7

5.4. Полевые транзисторы с изолированным затвором

Полевой транзистор с p-n-переходом имеет два недостатка: через вывод затвора протекает, хотя и не большой, но отличный от нуля ток за­крытого p-n-перехода.

Во избежание открывания p-n-перехода напряжение на затворе мо­жет быть только одной определенной полярности – отрицательной для n-ка­на­ла и положительной для p-канала. Этих недостатков нет у полевых транзисторов с изолированным затвором. У них затвор изолирован от ка­нала пленкой диэлектрика. Существуют две разновидности полевых тран­зис­то­ров со встроенным каналам. На рис. 5.8 схематически показан тран­зистор со встроенным каналом. В положение (П) из p-кремния имеются две сильно легированные n-области, от которых делаются выводы ис­тока и стока. Между этим областями образован канал из n-кремния. Ме­таллическая пленка затвора нанесена на предварительно окисленную по­верхность над каналом. Двуокись кремния является хорошим диэлектри­ком и изолирует канал от затвора.

Такие транзисторы называются МДП-транзисторами (металл-диэлек­трик-полупроводник), а частном случаем МОП-транзисторами (металл-окисел-полупроводник). Подложка обычно соединяется с истоком. Если,то при изменение напряжения на стоке ток стока зависит от напря­жения на стоке, как в полевых транзисторах с p-n-переходом (рис. 5.9).

Рис. 5.8 Рис. 5.9

При напряжении на затворе, отличном от нуля, электрическое поле затвора проникает в полупроводник и либо притягивает в канал из под­ложки носители заряда (режим обогащения), либо, наоборот, отталкивает их (режим обеднения). Соответственно проводимость канала либо возрас­тает, либо уменьшается (рис. 5.9). Таким образом, снимается ограничение на полярность приложенного к затвору напряжения.

Стокозатворная характеристика МДП-транзистора показана на рис. 5.10. Разумеется, МДП-транзистора могут быть как с каналом n, так и ка­налом p типа.

Вполевых транзисторах с индуцированным каналом прика­нала нет. Если обратиться к рис. 5.8, то в таких транзисторах нет области .

Две сильно легированные области n⁺ истока и стока с подложкой обра­зуют два встречно включенных диода, а при любой полярности напряже­ния один из диодов будет закрыт, тока в цепи сток–исток не будет. Только при подаче положительного напряжения на затвор область под за­твором обогащается электронами, и при некотором напряжение на за­творе происходит инверсия типа проводимости. Полупроводник p-типа под затвором превращается в полупроводник n-типа, образуется канал. Напряжение на затворе при образовании канала называется пороговым на­пряжением. Таким образом, МДП-транзистор с индуцированным кана­лом может работать только в режиме обогащения. Его стокозатвор­ная характеристика показана на рис. 5.11.

МДП-транзисторы характеризуются теми же малосигнальными пара­метрами, что и полевые транзисторы с p-n-переходом, и имеют такую же эквивалентную схему для малого сигнала.

Обозначения МДП-транзисторов на схемах даны на рис. 5.12.

Рис. 5.12