Характеристики МДП транзистора

Характеристики прибора зависят от структуры канала (встроенный или индуцированный). Для прибора с встроенным каналом напряжение на затворе V_з может быть как отрицательным, так и положительным. При отрицательном напряжении V_з электроны частично «выталкиваются» из канала и канал обедняется основными носителями. При этом проводимость канала и ток стока уменьшаются. Этот режим работы МДП транзистора называется режимом обеднения. При положительном напряжении на затворе V_з электроны дополнительно притягиваются в область канала и он обогащается носителями. Проводимость канала и ток стока в этом случае увеличиваются. Такой режим работы называется режимом обогащения.

В МДП транзисторах с индуцированным каналом напряжение на затворе, при котором транзистор способен усиливать сигнал может быть только одной полярности: положительной для транзисторов с n-каналом и отрицательной для транзисторов с р-каналом. При другой полярности напряжения на затворе в транзисторах с индуцированным каналом ток стока отсутствует. Для тогочтобы создать канал и вызвать протекание тока, необходимо подать на затвор достаточно большое напряжение, которое приводит к образованию инверсного слоя.

Выходные характеристики транзисторов с индуцированным и встроенным каналами имеют вид, представленный на рис. 1.42. Если на семействе выходных характеристик провести линию постоянного напряжения стока и начертить зависимость между выходным током и входным напряжением, то получится кривая, которая носит название передаточной характеристики.

Рис. 2.42. Характеристики МДП транзистора с встроенным каналом р-типа

Передаточные характеристики полевых транзисторов с индуцированным и встроенным каналами приведены на рис. 1.43 и иллюстрируют величину порогового напряжения и квадратичный характер зависимости между входным напряжением и выходным током прибора. Если к стоку приложено небольшое напряжение, то. ток от истока к стоку течет через проводящий канал, который действует как сопротивление, и ток стока I_s пропорционален

Рис. 2.43. Передаточные характеристики МДП транзистора: 1) с встроенным каналом; 2) с индуцированным каналом

напряжению V_s. Это линейная область работы прибора. Если напряжение на стоке увеличивать, то в конце концов достигается такое его значение, при котором глубина канала вблизи стока становится равной нулю.

Это соответствует отсечке, за которой ток стока испытывает насыщение и практически не меняет своей величины с ростом напряжения стока. Поскольку наибольший потенциал в канале наблюдается у стокового электрода, то перекрытие канала наступает со стороны стока. При дальнейшем повышении напряжения на стоке МДП транзистор переходит в состояние все более глубокого насыщения. Это приводит к увеличению обедненных областей, прилегающих к стоку, и уменьшению длины канала.

Слишком большое увеличение напряжения на стоке может вызвать распространение обедненной области от стока до истока, что приводит к возникновению неконтролируемого тока, величина которого будет ограничиваться только внешними элементами цепи. Напряжение стока, соответствующее переходу вольт-амперной характеристики от крутой области к пологой, называется напряжением насыщения V_s.н. Для определения напряжения V_s.н полагают, что заряд подвижных носителей в области стока равен нулю.

Математически это выражается следующим уравнением:

C_d(V₃ - V_s.н) = - (Q_ss – Q_os) (2.4.19)

V_s.н = V₃ - V_пор, где V_пор = (Q_ss + Q_os)/C_d.

Таким образом, справа от граничной линии V_s.н прибор работает в пологой области и |V_s| > |V₃ — V_ПОР|, слева от этой линии прибор работает в крутой области и |V_s| > |V₃ — V_ПОР|.