Статистические вах n-канального полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.

- выходная ВАХ, - передаточная.

На семействе ВАХ можно выделить три участка:

I Крутой (омический). В этой области транзистор ведет себя как линейный резистор, сопротивление которого зависит от управляющего напряжения U_зи.

Наблюдается при: U_си < U_{си насыщ}

II U_{си насыщ}<U_си<U_{си max}. Область насыщения полевого транзистора, пологий участок (рабочая область). При U_си= U_{си насыщ} происходит смыкание проводящей части канала у стока, после чего рост тока стока прекращается.

III Область, где ток (I_с) резко возрастает, что связано с предпробойным эффектом в транзисторе.

Выходную ВАХ полевого транзистора иногда называют стоковой.

Передаточная характеристика характеризует процесс управления I_с входным напряжением.

U_{зи отсечки} → ток I_с обращается в ноль.

МДП-транзисторы или транзисторы с изолированным затвором.

В них металлический затвор изолирован от токопроводящего канала, образованного при поверхностном слое полупроводника, слоем диэлектрика. Принцип действия МДП-транзистора основан на управлении пространственным зарядом канала (то есть проводимостью канала ρ) через слой диэлектрика. В зависимости от способа создания канала, МДП-транзисторы бывают двух видов:

1)МДП-транзисторы с встроенным каналом. В них канал создаётся при изготовлении транзистора.

Выходная ВАХ:

Передаточная ВАХ:

На этапе изготовления области стока n⁺ и истока n⁺ соединяются полупроводником n-типа, слаболегированным, который и представляет собой канал.

1) При U_зи=0 между стоком и истоком существует связь через канал. При подачи на сток положительного напряжения в цепи сток-исток протекает ток, ВАХ которого аналогична выходной ВАХ полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.

2) При U_зи>0 между затвором и подложкой возникает электрическое поле, в котором электроны втягиваются в область канала из подложки и из областей стока и истока, при этом сопротивление канала уменьшается, а ток в цепи стока возрастает. (Область обогащения канала носителями заряда).

3) При U_зи<0 в канале возникает электрическое поле, в котором электроны канала выталкиваются вглубь подложки. Сопротивление канала возрастает, а ток стока уменьшается. (Область обеднения канала основными носителями заряда).

2)МДП-транзистор с индуцированным каналом.

1)U_зи=0 области стока и истока отделены друг от друга двумя p-n-переходами, смещенными в обратном направлении.

2)При U_зи>0 в объеме подложки создается электрическое поле, которое втягивает электроны в приповерхностный слой под затвором, изменяя ток проводимости этого слоя на противоположный. Так создается канал.

При изготовлении такого транзистора канал не создаётся, то есть области стока и истока отдельны друг от друга. Однако при подаче на затвор положительного напряжения под действием поля, в приповерхностной области затвора, появляется канал за счёт электронов втягиваемых в эту область из объёма подложки и областей стока и истока, то есть канал индуцируется электрическим полем.

Физическая схема замещения полевого транзистора и его основные параметры.

C_зи,C_зк,C_зс и C_си – в основном все они малы по величине, поскольку диэлектрики обладают малой диэлектрической проницаемостью.

Усилительные свойства транзистора характеризуются источником тока, который создает выходной ток, пропорциональный управляющему напряжению.

I=SUзи, S₀=I_с/U_зи – крутизна полевого транзистора.

С ростом частоты переменного гармонического сигнала крутизна становится частотно зависимой:

, где =c_зиr_к - постоянная времени крутизны.

S₀-дифференц-я крутизны,

- выходное сопротивление полевого транзистора, характеризующее наклон выходной ВАХ на наклонном участке. На рабочем участке величина этого сопротивления >100Kom.

Коэффициент усиления по напряжению

В случае больших сигналов эквивалентная схема аналогична рассмотренной, но S – зависит от U_си и U_зи (нелинейно).