Параметры полевых транзисторов с управляющим p-n переходом

Параметры полевых транзисторов определяются из связи между выходным током - током стока и напряжениями затвор-исток, сток-исток:

I_C = f (U_ЗИ ,U_CИ ).                                                                        (9)

Из функционального уравнения (9) получаем дифференциальное уравнение в частных производных вида

dI_C = (¶I_C /¶U_ЗИ ) dU_ЗИ + (¶I_C /¶U_CИ )dU_CИ                   (10)

Другая запись уравнения (10) имеет вид

dI_C = S×dU_ЗИ + (1/R_i)× dU_CИ                                            (11)

Из уравнения (11) находятся основные статические параметры полевых транзисторов: крутизна характеристики - S; внутреннее сопротивление - R_i ; статический коэффициент усиления по напряжению -m.

Эффективность управляющего действия затвора в полевых транзисторах оценивается крутизной сток-затворной характеристики. Крутизна характеристики S показывает, на сколько миллиампер изменяется величина тока стока при изменении напряжения на затворе на один вольт.

S = (¶I_C / ¶U_ЗИ ) = (dI_C / dU_ЗИ )                             (12)

                                                     U_CИ = const

При определении крутизны S напряжение сток-исток должно оставаться постоянным. Графически величина S соответствует крутизне сток-затворной характеристики, то есть наклону касательной в заданной точке сток-затворной характеристики. Поскольку ток стока нелинейно зависит от напряжения на затворе, то и крутизна характеристики является функцией напряжения на затворе: S=f(U_ЗИ). В зависимости от типа полевого транзистора крутизна маломощных транзисторов имеет значение порядка S = (1,5¸2,0) мА/В.

Внутреннее сопротивление полевого транзистора R_i характеризуется воздействием напряжения стока на ток стока и определяется из выражения

R_i = (¶U_CИ / ¶I_С ) = (dU_CИ / dI_С )                 (13)

                                                     U_ЗИ = const

Внутреннее сопротивление R _i полевого транзистора - это отношение изменения выходного напряжения (напряжения сток-исток) к изменению выходного тока (тока стока) при постоянном напряжении на затворе. По физическому смыслу этот параметр показывает сопротивление полевого транзистора переменному току и составляет сотни кОм в зависимости от типа полевого транзистора. Графически внутреннее сопротивление соответствует наклону касательной в заданной точке выходной характеристики полевого транзистора. Чем положе идет выходная характеристика полевого транзистора, тем большее значение имеет внутреннее сопротивление.

Статическим коэффициентом усиления по напряжению m называют отношение изменения напряжения сток-исток к изменению напряжения затвор-исток при неизменном токе стока:

m = (¶U_CИ / ¶U_ЗИ ) = (dU_CИ / dU_ЗИ )            (14)

                                                              I_C = const

Статический коэффициент усиления по напряжению показывает, во сколько раз напряжение на затворе сильнее влияет на ток стока по сравнению с напряжением на стоке. Значение m, как правило, много больше единицы. Если дифференциальное уравнение (11) приравнять нулю, то получим:

dI_C = S×dU_ЗИ + (1/R_i)× dU_CИ  = 0,                          (15)

откуда m = S× R_i                                                        (16)

Уравнение (16) получило название внутреннего уравнения. Это уравнение широко применяется на практике для вычисления третьего параметра по двум известным.

Чтобы определить параметры полевого транзистора с управляющим p-n переходом, необходимо иметь семейство выходных характеристик. Крутизну характеристики и внутреннее сопротивление определяют графически по выходным характеристикам на рабочем участке (рис. 7), а также при лабораторных исследованиях методом двух отсчетов.

Рис. 7. Определение параметров полевых транзисторов по выходным характеристикам

Крутизну характеристики S =(D I_C / DU_ЗИ )                         определяют

   U_СИ = const

по точкам A и B зависимостей 1 и 2 рис. 7. Приращение тока стока находят как разность значений токов стока в точках A и B при напряжении сток-исток U_СИ = U_{СИ НОМ} : D I_C = I_C1 - I_C2 ; а приращение напряжения затвор-исток - как разность напряжений на затворе между зависимостями 1 и 2 рис. 7: D U_ЗИ = U_ЗИ1 - U_ЗИ2 .

Внутреннее сопротивление R_i = DU_CИ / DI_С                        определяют

                                                                           U_ЗИ2 = const

по точкам B и C рис. 7, расположенным на рабочем участке, при напряжении U_ЗИ = U_ЗИ2 = const : D U_СИ = U_{СИ НОМ} – U_СИ1 ; D I¢_С = I_C2 – I_C3.

Значение статического коэффициента усиления по напряжению определяется из уравнения (16) по найденным двум параметрам : S и R_i.

При лабораторных исследованиях параметры полевых транзисторов можно определить методом двух отсчетов. Для определения внутреннего сопротивления устанавливается номинальное напряжение затвор-исток, а напряжение сток-исток нужно изменять в пределах всего рабочего участка. Для определения крутизны характеристики устанавливается номинальное значение напряжения сток-исток, а напряжение на затворе изменяется на один вольт от номинального значения.

Параметры некоторых полевых транзисторов с управляющим p-n переходом приведены в приложениях 1-4.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: