17. Расчёт h-парам-ов для сх. Транз-ра с об.

Сх. с ОБ:

Приближённые значения h-пар-ов можно опр-ить графоаналитич. способом на линейных участках вх. и вых. статических хар-стик транз-ра. Для опр-ния всех h-пар-ов необходимо иметь не менее 2х хар-ик каждого семейства (вх. и вых.). Пар-ры h_11Б, h_12Б опр-ся по вх. хар-кам I_Э=f(U_БЭ)(рис. 1)

Рис. 1: семейство вх. хар-к

Строится характеристический треугольник проведением из рабочей точки А прямых, параллельных оси абсцисс и оси ординат до пересечения со второй хар-кой в точках В и С.

По вых. хар-кам(рис. 2) опр-ся пар-ры h_21Б и h_22Б в раб. точке А^/_.

Рис. 2: семейство вых. хар-к

18. Полевые транзисторы с pn-затвором: принцип действия, параметры, характеристики.

Полупроводниковые приборы, работа которых основана на модуляции сопротивления п/п-го материала поперечным эл. полем наз. ПТ. У них в создании эл. тока учавствуют носители заряда только 1-го типа (электроны или дырки).

2 типа ПТ:

1. ПТ с управляющим p-n переходом(с p-n затвором)

2. ПТ со структурой металл-диэлектрик-п/п (МДП-транзистор)

Структура:

Т ранз-р с упрвл. р-n переходом представл собой пластину из п/п материала, имеющ электропров-сть определённого типа (n-типа), от концов кот. сделаны 2 вывода: электроды стока и истока. Вдоль пластины выполнен р-n перех, от кот сделан 3 вывод-затвор. Внешнее напряж прикладывают так, что м/у электродами С и И протекает эл. ток. А напряж, прилож к затвору, смещает р-n перех в обратном направлении. Сопрот. обл-ти, располож под р-n перех , кот носит назв канала, зависит от напряж на затворе – это обусловлено тем, что размеры перехода увеличиваются с повышением прилож-го к нему обр. напряж , а увел-ние обл-ти, объединённой носителями заряда, приводит к увел-нию элек сопр-я канала. Канал м. б. почти полностью перекрыт и тогда сопрот-е м/у И и С будет очень высоким (десятки МОм). . апряж м/у З и И, при кот ток стока достигает заданного низкого знач(I_c->0) наз напряж отсечки (U_{ЗИ ОТС}). I_c при U_си>0 протекающий через канал создает на нём падение напряж. Это приводит к увелич-ю ширины р-n перех и соотв-но к уменьш-ю сечения и проводимости канала. Ширина р-n перех увелич-ся по мере приближения к обл-ти стока, где будет иметь место наибольшее падение напряж, вызванное током стока.

Вх. хар-ка:

Вых. хар-ка:

1. крутая обл-ть

2. пологая обл(обл насыщ)

3. обл-ть пробоя

При малых знач U_си и I_c тр-ор ведёт себя как линейное сопротивл. Увелич-е U_си приводит к почти к почти лин-му возрастанию I_c (1 обл-ть). По мере роста U_си вых. хар-ка I_c=f(U_си) всё сильнее отклоняется от линейной, что связано с сужением канала у стокового конца. При определ. знач тока наступает режим насыщ (2 обл-ть), кот хар-ся тем, что с увел-ем U_СИ ток стока меняется незначительно. Это происходит потому, что при большом напряж U_СИ канал стока стягивается в узскую горловину, дальнейшее увел-ие U_СИ и рост I_C вызывает ещё большее сужение канала и соответсвенно уменьш-е I_C. Напряж, при кот наступает режим насыщ-я наз напряж-ем насыщения. Оно зависит от напряж U_ЗИ, т. к. влияние U_ЗИ и U_СИ на ширину канала одинаково, то

При значит увел-нии напряж U_СИ наблюд пробой p-n перех (3 обл-ть). В крутой обл-ти (1) тр-ор м. б. использован как омическое управляемое сопротивление. В усилительных каскадах тр-ор работает на пологом уч-ке хар-ки (2). При этом I_C при заданном напряж U_ЗИ опр-ся выраж

I_C =I_{С НАЧ} (1-U_ЗИ/U_{ЗИ ОТС})², где I_{С НАЧ}-начальный ток стока, под кот понимают ток при U_ЗИ=0 и напряж на С превышающим напряж насыщ: |U_СИ|>|U_{СИ НАС}|

Вх хар-ка ПТ с управляющим p-n перех представл собой обратную ветвь ВАХ p-n перех. Хотя ток З несколько меняется при измен напряж U_СИ и достигает наибольш знач при условии короткого замык выводов И и С (ток утечки затвора I_{З УТ}) им в большинстве случаев можно пренебречь. Изменение напряж U_ЗИ не вызывает существенных изменений тока затвора. Управление ПТ осущ-ся напряж-ем на затворе и для количественной оценки управляющего действия затвора исп-ют крутизну хар-ки.

Крутизна хар-ки уменьш при увел-ии напряж прилож-го к затвору. При U_ЗИ=0 крутизна имеет максимальное знач.

Усилительное св-во ПТ хар-ся коэф-ом усиления

кот связан с крутизной хар-ки и внутр сопрот-ем ур-ем K=SR_{СИ ДИФ} , где

-диф-ое внутр сопрот.

Инерционность (высокочастотное св-во) ПТ от части связана с конечным временем пролёта носителей вдоль канала. Но в основном обусловлена зарядом барьерной ёмкости p-n перех через сопрот-е канала. Уч-ки канала располож на разных расст-ях от И имеют разные по величине ёмк-ти и сопрот-ия. На высоких частотах оказывают влияние паразитные ёмкости: С_ЗИ, С_СИ, С_ЗС. При измен t⁰C пар-ры и хар-ки ПТ изм-ся из-зи возд-ия след факторов: 1. измен обр тока закрытого p-n перех; 2. измен контактной разности потенциалов p-n перех; 3. измен удельного сопрот канала.

Обр ток у закрытого p-n перех увел-ся по экспоненц закону при увел-ии t⁰C (удваивается при увел-ии t⁰C на 6-8 ⁰С). Если в цепи затвора стоит большое сопрот-ие, то падение напряж на нём вызванное изменившимся током, может существенно изменить напряж на затворе. Контактная разность потенц уменьш-ся при увел-ии t⁰C на 2.2 мВ/С⁰. При неизменном напряж на З это приводит к увел-ию тока стока. Для тр-ров с низким напряж отсечки этот эффект явл-ся преобладающим и измен тока стока будут иметь + знач. Удельное сопрот канала с ростом t⁰C увел-ся, что вызывает уменьш тока стока. Правильным выбором полож раб точки тр-ра можно взаимно компенсировать изм-ие тока С, вызванные изм-ем контактной разности потенц и удельного сопрот каналов. Раб точку, в кот изм-ие тока С с измен-ем t⁰C имеет min знач наз термостабильной точкой. Её ориентировочное положение можно найти из ур-ия: U_{ЗИ Т}=U_{ЗИ ОТС} – U1, где U1=0.53 В. При значит U_{ЗИ ОТС} крутизна хар-ки в термостабильной точке невелика и можно получить значит меньший коэф-т усил, чем при работе с малым напряж. Основными преимуществами ПТ с управл p-n перех перед БТ явл высокое вх сопрот, малые шумы, простота изготовления, отсутствие в открытом состоянии остаточного напряж м/у И и С открытого тр-ра.

Основные пар-ры:

1. крутизна хар-ки

S0.1-500 мА/В

2. начальный ток С: при U_ЗИ=0

I_{С НАЧ} = 0.2-600 мА

3. напряж отсечки: U_{ЗИ ОТС} = 0.2-10 В

4. сопротивление С-И в открытом состоянии:

R_{СИ ОТКР} = 2-300 Ом

5. Постоянный ток С: I_{C MAX}=10 мА – 0.7 А

6. Остаточный ток С (ток С при напряж U_{ЗИ ОТС})

I_{С ОСТ}=0.001-10 мА

7. Максимальная частота усиления f_ГР – частота на кот коэф усиления по мощности равен 1.

(10-100 МГц)