Материал: Tverdotila_elektronika

Рисунок 4.21 – До розрахунку параметрів режиму підсилення каскаду на ПТКП

4.4.2 Частотні властивості польових транзисторів

Для аналізу поведінки польових транзисторів на різних частотах використовують еквівалентну схему рис. 4.22.

rВ

В

Рисунок 4.22 – Еквівалентна схема польового транзистора

189

У цій схемі враховано, що підкладка в ПТКП з’єднується із затвором, а в МДН – транзисторах – з витоком. Елементи rc та r - це опори ділянки НП, які знаходяться між оміч-

ними контактами стоку, витоку й затвора. Елемент rÊñåð - це

середній розподілений опір каналу, через який заряджається і розряджається ємність між затвором і витоком CÇÂ . Елеме-

нти RÑÇ і RÇÂ - це опори ввімкнених у зворотному напрямі клерувальних p-n – переходів у ПТКП або опори між стоком і затвором, затвором і витоком у МДН -

ПТКП становлять десятки Ом, у МДН - транзисторів – частки Ом. Опори RÑÇ та RÇÂ великі й для ПТКП становлять сотні кілоомів, а для МДН - транзисторів досягають значень

1014 Ом. Значення ємностей CÇÂ і CCÂ становлять (3 - 20) пФ, а ємність CCÂ не перевищує 10 пФ.

Частотні властивості ПТКП визначаються здебільшого ділянкою затвор - витік (фрагмент схеми (рис. 4.22) з елементами CÇÂ , rÊñåð , RÇÂ ). Вхідна змінна напруга U ÇÂ

розподіляється між ємністю CÇÂ і середнім опором каналу rÊñåð . Безпосередньою клерувальною напругою, під дією якої змінюються товщина p-n – переходу і ширина каналу,

190

З формули (4.30) випливає, що гранична частота ПТКП залежить від напруги зміщення UÇÂ0 , оскільки від цієї

напруги залежить товщина p-n – переходу, тобто CÇÂ і

rÊñåð .

Крім швидкості перезарядження ємності CÇÂ (тобто

сталої часу кола затвора ç = CÇÂ rÊñåð =1/ ç ), на частотні властивості ПТКП впливає час прольоту носіїв заряду через канал. Якщо час прольоту виявиться сумірним з періодом вхідного сигналу, то зміна струму стоку не встигає слідкувати за зміною керуювальної напруги на затворі, і динамічна крутизна ПТ зменшується. Але в реальних ПТКП довжина каналу дорівнює 5-10 мкм. Тому час прольоту виявляється значно меншим від сталої часу затвора ç і

його можна не враховувати.

Граничну частоту МДН - транзисторів визначають за формулою

де S - крутизна приладу.

Для МДН - транзистора, у якого CÇÂ = 5 пФ і S = 5 мА/В, гранична частота fãð =160 МГц.

191

4.5 Потужні польові транзистори

Потужні польові транзистори в ключовому і підсилювальному режимах повинні забезпечувати високий ККД. У ключовому режимі треба намагатися, щоб опір транзистора у відкритому стані був мінімальним, тоді

мінімальними. У підсилювальному режимі великий опір каналу ПТ приводить до зменшення крутизни за рахунок перегріву, а також із причини виникнення негативного зворотного зв’язку через опір витоку r .

Тому головною вимогою до потужних ПТ є зниження опору каналу. З цією метою у приладі використовують велику кількість паралельно з’єднаних каналів або створюють короткий канал завдяки переходу від традиційних горизонтальних (планарних) структур до вертикальних, у яких напрям струму перпендикулярний до поверхні струму.

Необхідно пропускати великі струми і розсіювати значні потужності, що робить необхідним збільшення площі структури потужних ПТ; це викликає збільшення паразитних ємностей і, як наслідок, зменшення швидкодії ПТ. Тому створення потужного і разом з тим швидкодіючого (високочастотного) ПТ – це важлива проблема напівпровідникової електроніки.

Потужні МДН – транзистори

Такі транзистори мають короткий канал, який забезпечує низький опір відкритого транзистора у ключовому режимі й високу крутизну у підсилювальному режимі (рис. 4.23).

У цих приладах багатоканальність поєднується з вертикальністю структури. V - подібні затвори таких ПТ сприяють збільшенню багатоканальності приладу, оскільки кожний затвор “обслуговує” два витоки і два канали.

192