Полевые транзисторы. Состояние ЭЭС характеризуется параметрами режима и параметрами ЭЭС. Условные графические изображения полевых транзисторов с p-n переходом и каналами n- и p-типа с указанием полярности рабочих напряжений и положительных направлений токов, страница 6

Полагая в уравнении (1) U_зи=const, получим аналитическое описание стоковых характеристик, а при U_си=const – сток-затворных.

В области насыщения, когда |U_си|≥|U_зи-U_пор| и канал перекрыт, ток стока слабо зависит от U_си. Подставляя в (1) U_си=U_зи-U_пор, получим выражение для стоковых характеристик в области насыщения и для сток-затворной характеристики:

                                                                                    (2)

В области насыщения сток-затворная характеристика имеет квадратичный характер (рис.8).

Крутизна МДП-транзистора определяется дифференцированием уравнения (2):

                                                                               (3)

Из формулы (3) понятен физический смысл S_уд: удельная крутизна – это крутизна транзистора при |U_зи-U_пор|=1В.

Дифференциальное выходное сопротивление стока получим, продифференцировав уравнение (1):

                                                                 (4)

При увеличении U_си и приближении его к U_зи-U_пор происходит перекрытие канала и R_с резко возрастает, теоретически стремясь к бесконечности. Практически стоковые характеристики в области насыщения имеют конечный наклон, а сопротивление R_с характеризуется внутренним сопротивлением R_i, определяемом аналогично z_к биполярных транзисторов и R_i полевых транзисторов с p-n переходом (рис.9).

Минимальное сопротивление стока достигается при U_си=0, называется сопротивлением сток-исток или сопротивлением канала полевого транзистора в открытом состоянии:

                                                                               (5)

По стоковым характеристикам R_сиоткр можно определить через крутизну графика тока в начале координат (рис.9).

Рис.9. Определение R_сиоткр и R_i по стоковым характеристикам МДП-транзистора

Из формулы (5) видно, что для уменьшения сопротивления R_сиоткр необходимо увеличивать крутизну, т.е. задавать максимальное напряжение |U_зи|. Типичное значение сопротивлений R_сиоткр=10÷200 Ом, R_i=10÷100 кОм.

В таблице 2.1 приведены условные графические изображения МДП-транзисторов вид сток-затворной характеристики и полярности рабочих напряжение на электродах.

Схема замещения МДП-транзистора в режиме малого сигнала аналогична эквивалентной схеме полевого транзистора с p-n переходом. Особенностью МДП-транзисторов является существенно большее по сравнению с другими полупроводниковыми приборами – по 10¹²-10¹⁵ Ом – входное сопротивление.

МДП-транзисторы с встроенным каналом применяются, как правило, в усилительных каскадах, а с индуцированным каналом – для построения аналоговых и цифровых ключей.  

Таблица 2.1

Тип канала МДП-транзистора	Сток-затворная характеристика	Полярности напряжений
Встроенный канал n-типа		Напряжение на стоке положительное относительно истока, на подложке – отрицательное
Встроенный канал p-типа		Напряжение на стоке отрицательное, на подложке – положительное
Индуцированный канал n-типа		Напряжение на стоке положительное, на затворе положительное относительно истока, на подложке – отрицательное
Индуцированный канал p-типа		Напряжение на стоке и затворе отрица-тельное относитель-но истока, на подложке–положительное