Выходные характеристики полевого транзистора с управляющим p - n переходом

Под выходными характеристиками полевого транзистора с управляющим p-n переходом понимают зависимости тока стока от
напряжения сток-исток при постоянном напряжении на затворе:

I_С = f (U_СИ)

U_ЗИ = const                                                (3)

 

Рассмотрим семейство выходных характеристик полевого транзистора при различных напряжениях на затворе. Эти зависимости представлены на рис. 4.

Рис. 4. Выходные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n переходом:

а) – схема включения полевого транзистора с каналом р-типа,

б) – семейство выходных характеристик

 

Характеристика при U_ЗИ1 = 0 начинается из начала координат. На участке ОА рис. 4 при увеличении напряжения U_СИ выходной ток I_С растет линейно, подчиняясь закону Ома. Плотность дрейфового тока через канал определяется выражением

,                                             (4)
где i_ДР – плотность дрейфового тока, Е – напряженность электрического поля, V – дрейфовая скорость движения носителей заряда (дырок) в полупроводнике p-типа.

При увеличении U_СИ растет дрейфовая скорость носителей заряда, а следовательно, и ток стока. При протекании тока стока появляется падение напряжения в канале, под его действием p-n переход получает обратное смещение и расширяется в область малолегированного канала. Чем ближе к стоку, тем больше смещение p-n перехода и тем у¢же в этом месте канал. На участке АВ зависимости 1 рис. 4 рост тока стока замедляется из-за уменьшения сечения канала S_К и зависимость тока стока I_С от напряжения сток-исток U_СИ не подчиняется закону Ома. В точке А напряжение стока возросло настолько, что из-за уменьшения сечения канала и увеличения его сопротивления (2) наступает ограничение роста тока I_С.

Напряжение стока в точке В называется напряжением насыщения U _Н0 и отражает прекращение нарастания тока I_С.

Участок характеристики 1 рис. 4 ОА называется областьюпроводимости канала (омический участок), а пологий участок ВС – областьюнасыщения, который и является рабочим участком выходной характеристики полевого транзистор с управляющим p-n переходом. Незначительное изменение тока стока на рабочем участке объясняется двумя причинами:

1) с увеличением напряжения сток-исток почти пропорционально возрастает сопротивление канала (2) за счет его сужения;

2) с дальнейшим ростом напряжения сток-исток приблизительно все внутреннее падение напряжения сосредоточено в самой узкой части канала со стороны стока.

     В результате в области канала напряженность электрического поля может быть высокой. В этом случае плотность дрейфового тока (4) достигает насыщения и не зависит от напряжения сток-исток. Это происходит потому, что подвижность носителей m_Р уменьшается с увеличением напряженности электрического поля Е, а дрейфовая скорость V их движения достигает насыщения:

,                                       (5)

то есть можно отметить, что при увеличении напряжения сток-исток происходит возрастание напряженности электрического поля, уменьшение подвижности носителей заряда и плотность дрейфового тока на рабочем участке ВС приблизительно постоянна:

.                                              (6)

Лишь при значительном увеличении напряжения сток-исток может наступить пробой p-n перехода и ток стока I_С будет лавинообразно возрастать.

На рис. 4 отмечена нерабочая область полевого транзистора с управляющим p-n переходом, которая ограничивается тремя параметрами: максимально-допустимым током стока - I_{С МАКС}; максимально-допустимым напряжением сток-исток - U_{СИ ДОП}; максимально-допустимой мощностью рассеяния стока -
P_{С МАКС}.

На рабочем участке ВС угол наклона выходной характеристики близок к нулю, поэтому выходное сопротивление R_ВЫХ полевого транзистора с управляющим p-n переходом велико и имеет значения порядка сотен кОм.

Если на затвор относительно истока подать положительное напряжение U_ЗИ2 = +2 В, то исходное сечение канала S_К уменьшается, сопротивление канала r_К возрастает и выходная характеристика 2 I_C = f(U_СИ) при U_ЗИ > 0 в области проводимости пойдет под меньшим углом наклона a₂ < a₁, а в режиме насыщения – ниже, чем выходная характеристика 1. Насыщение канала для выходной характеристики 2 наступает при меньшей величине напряжения сток-исток:

U_H1 » U_H0 – U_ЗИ2.                                                             (7)

При дальнейшем увеличении напряжения затвор-исток U_ЗИ2 = +4 В происходит уменьшение тока стока I_C и выходная характеристика 3 пойдет еще ниже, как это показано на рис. 4.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: