Уніполярні (польові) транзистори, страница 2

Вплив температури на характеристики і параметри польового транзистора є достатньо складним і обуславливается температурною залежністю контактної різниці потенціалів ц0 і рухливості носіїв заряду (електронів і дірок). Зміна ц0 залежно від температури приводить  до зміни напруги на переходах і їх ширини, а, отже, до зміни перетину струмопровідного каналу і його провідності. Із зростанням температури контактна різниця потенціалів ц0 зменшується, що позначається на збільшенні перетину каналу і підвищенні його провідності. Унаслідок зменшення рухливості носіїв заряду провідність каналу зменшується з підвищенням температури. Вплив температури по-різному виявляється в

конкретних типах приладів цього класу. Температурна залежність характеристик і параметрів польових транзисторів приводиться в довідниках.

Польові транзистори з р-n-переходом можуть бути виготовлені сплавом або дифузією. На мал. 1.3 зображений принцип пристрою дифузійного польового транзистора, виготовленого за планарно-эпитаксиальной технологією. На малюнку показаний канал р- типу. Області витоку і стоку звичайно робляться з підвищеною провідністю (електропровідність р+- типу), щоб зменшити даремне падіння напруги і втрату потужності в цих областях. Підвищену провідність  має  і  область  затвора  (електропровідність n+-типа). Це забезпечує збільшення товщини замикаючого шару головним чином у бік каналу, тобто усилює управляючу дію затвора.  Кристал транзистора (підкладка) є областю n-типа, від якої часто роблять висновок. Тоді кристал може бути використаний як додатковий затвор.

Сплавні польові транзистори є низькочастотними, а дифузійні можуть працювати  на частотах до десятків і навіть сотень мегагерц.

Основними параметрами польового транзистора є:

-максимальный струм стоку Ic max ;

_{-максимальное напруга стоку Uси max ;}

_{-напряжение відсічення Uзи0 ;}

_{-внутреннее опір ri ;}

_{-крутизна S ;}

_{-коэффициент посилення  m ;}

_{-входное опір rвх ;}

_{-межэлектродные місткості затвор-витік Сзі, затвор-стік Сзс}

_{стік-витік Сси .}

 

Максимальне значення струму стоку Ic max відповідає його значенню в крапці  в  на вихідних характеристиках (при Сзі = 0).

Максимальне значення напруги стік-витік   Uси max  вибирають в 1,5-2 рази менше напруги пробою ділянки стік-витік при Uзи= 0.

Напрузі відсічення Uзи0 відповідає напруга на затворі при струмі стоку, близькому нулю.

Внутрішній опір  ri = dUси / dIc (при Uзи = const) транзистора характеризує нахил вихідної характеристики на ділянці 2 (рис.1.2б).

Крутизна  характеристики   стоко-затвора  S = dIс / dUзи (при Uзи = const) відображає вплив напруги затвора на вихідний струм транзистора. Крутизну S знаходять по стокозатворной характеристиці приладу (мал. 1.2б).

Коефіцієнт посилення m показує в скільки разів сильніше діє на струм стоку зміна напруги затвора, ніж зміна напруги  стоку  і  визначається  по  формулі  m = ДUси /ДUзи  при Iс= const. Коефіцієнт посилення пов'язаний з параметрами  ri  і  S  залежністю m =  S · ri .  Для пологих ділянок вихідних характеристик  m  досягає сотень і навіть тисяч. В початковій області цих характеристик, коли вони йдуть круто, значення всіх трьох параметрів зменшуються.  

Вхідний опір  rвх = dUзи / dIз транзистора визначається опором р-n-переходів, зміщених у зворотному напрямі. Вхідний опір польових транзисторів з р-n-переходом досить великий, що вигідно відрізняє їх від біполярних транзисторів.

міжелектродні місткості Сзі і Сзс пов'язані головним чином з наявністю в приладі р-n-переходів примикаючих відповідно до витоку і стоку.

Подібно біполярним транзисторам польовий транзистор можна включити по одній з трьох основних схем. На мал. 1.1 показана часто найвживаніша схема включення  із загальним витоком (ОЇ), аналогічна схемі із загальним емітером. Каскад із загальним витоком дає дуже велике посилення струму  і потужності і перевертає фазу напруги при посиленні оскільки звичайне Rн << ri, то коефіцієнт посилення каскаду по напрузі можна порахувати по формулі  до ? S · Rн .

На мал. 1.4 показана еквівалентна схема (схема заміщення) польового транзистора для включення його із загальним витоком. Оскільки rвх дуже велике, то його можна не враховувати. Для низьких частот  в багато кому

 

випадках можна виключити  з схеми. Генератор струму S ·Um вх відображає посилення, що дається транзистором, а опір ri є опором каналу змінному струму, тобто вихідний опір каналу. До вхідних затисків підключається джерело коливань, а до вихідних - навантаження.

                                                                                                                                                                                                                                                                     1.2.2 Транзистори із статичною індукцією

Польовий  транзистор  на основі  структури,  показаної на мал. 1.5, одержав назву - транзистор із статичною індукцією (СИТ). Структура СИТ характеризується дуже коротким каналом і малою відстанню від витоку до затвора (близько 10 мм); підвищення потужності СИТ забезпечується багатоканальною будовою структури, малими розмірами областей затвора, близьких формою до циліндра (діаметр близько 25 мкм). Цей прилад володіє вихідними характеристиками, відмінними від вихідних характеристик, розглянутих раніше транзисторів. Біполярний транзистор, МДП-транзистор, ПТУП з горизонтальним каналом мали в активній області пологу вихідну характеристику. Вихідна характеристика СИТ не має області насичення струму стоку, тобто вихідний опір СИТ достатньо малий, що значно підвищує енергетичні показники лінійних підсилювачів потужності на основі СИТ.