Главная  Линейные элементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [ 56 ] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

чину порядка нескольких вольт. Рабочая точка открытого полевого транзистора может располагаться либо в пологой области стоковых характеристик (так называемой области насыщения), либо в крутой области (так называемой триодной области) характеристик

Зптдор


Канал

Подложно

Крутой оЬпоаь

Полоеоя одлость


Рис. 2.5

-Стак

Затдор

Исток


-Дизлектрик Tiofiynpi Металл


icc. мА Подложка


I Щ = -ЮВ

8 W -и,В


W 15 20 -и.В

Рис. 2.57

В качестве границы между крутой и пологой областями стоковых характеристик обычно принимают геометрическое место точек, для которых приближенно выполняется равенство Wc = «з - - fnop (см., например, пунктирную линию на рис. 2Шг). В крутой области, где стоковое напряжение мало (wc <из-t/nop), стоко-



вый ток Ic приблизительно линейно зависит от стокового напряжения и, кроме того, характеристика tc = /(«c) проходит через начало координат (именно поэтому МДП транзистор в этой области может быть использован в качестве квазилинейного резистора).

Достаточно хорошая для практических расчетов аппроксимация характеристик транзистора в крутой области дается выражением 115]

4 = V [(«3 - f.,op) «с - 4" «с]. (2-175)

где V - «удельная крутизна» (единицы или десятки мкА/В) - параметр транзистора, величина которого зависит от конструкции и технологии изготовления транзистора.

В пологой области, при ыс>из-С/пор, стоковый ток ic практически не зависит от напряжения Ыс (выходное сопротивление Рвых = -в этой области достигает сотен килоом); в этой

области зависимость стокового тока от напряжения затвора вполне удовлетворительно аппроксимируется квадратичной параболой

/с = («з-С/пор)- (2.176)

Одним из важных параметров полевого транзистора является его крутизна S, т. е. крутизна характеристики гс = /(ыз):

= const

в пологой области согласно (2.176)

5 = v«3-С/пор . (2.177)

Обычно для дискретных МДП транзисторов S не превосходит 1 мА/В, а для МДП транзисторов ИС-0,1 мА/В. Другим важным параметром является так называемый масштабный ток /м - стоковый ток, определенный для полевых транзисторов с управляющим р-и-переходом и для МДП транзисторов с встроенным каналом при напряжениях Ыз = О, Ыс == Спор, а для МДП транзисторов с индуцированным каналом - при «з = 2t/nop, «с = С7пор. Из (2.176) получаем

Заметим, что согласно (2.177) крутизна транзистора So при U3 = G (или из = 2С/пор)

следовательно.

die

«3=0. «з=2£;„„р

Щ}5о (2.178)



Влияние подложки

Стоковый ток МДП транзистора зависит от напряжения на подложке Un. изменение напряжения между подложкой и истоков приводит к модуляции проводимости канала; например, повышение величины напряжения Ып на подложке МДП транзистора с индуцированным каналом р-типа (ып > 0) приводит к уменьшению стокового тока ic, так как уменьшается проводимость канала в результате расширения изолирующего обедненного слоя в подложке. Следовательно, подложка может выполнять роль второго затвора; однако входное сопротивление МДП транзистора по этому затвору (оно порядка сопротивления обратно смещенного р-и-пере-хода) во много раз меньше входного сопротивления по основному затвору, изолированному диэлектрическим слоем. Влияние напряжения Un подложки на статические характеристики транзистора может быть учтено изменением его порогового уровня [15]:

пор \иФо- t/nop L=o + Дпор, (2.179)

где

АС/пор = - *п Фп + Ип I - 1/фп ),

фи = 2фр, ф~ 0,3 В - потенциал Ферми, „ = (0,25-2) В/ - коэффициент, зависящий, в частности, от уровня концентрации примесей в подложке. ОбьЛно в дискретных полевых транзисторах подложка непосредственно соединена с истоком, т. е. Ыд = 0; в МДП транзисторах ИС это практически невозможно и поэтому даже при «заземлении» подложки ее потенциал Ып относительно истока может отличаться от нуля, когда исток не «заземлен».

Быстродействие полевых транзисторов i

Быстродействие полевых транзисторов определяется временем пролета /щ, носителей заряда вдоль канала и длительностью перезаряда tc паразитных емкостей - емкостей затвор - исток, затвор-сток, подложка - исток, подложка - сток (каждая из этих емкостей - порядка десятых долей пикофарады) и, кроме того, монтажных емкостей и емкостей выводов корпуса (порядка 1 пФ). Обычно /пр <С/с (пр - порядка долей наносекунды, i!c - порядка десятков наносекунд). Поэтому в практических расчетах полевой транзистор рассматривается как безынерционный прибор - генератор тока ic~Su (где и - входное управляющее напряжение транзистора), шунтированный эквивалентной емкостью Со и выходным дифференциальным сопротивлением транзистора Rbux.

2.7.2. СОПОСТАВЛЕНИЕ СВОЙСТВ И ВОЗМОЖНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ ПОЛЕВЫХ И БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Важнейшим свойством полевых транзисторов является их большое входное сопротивление Rx по постоянному току: Rbx ~ ~ W-10Oм у полевых транзисторов с управляющим р-и-пере-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [ 56 ] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0012