Статические параметры и характеристики полевых транзисторов управляющим р-п переходом.

Рассмотрим вольтамперные характеристики полевых транзисторов с р-n-переходом. Для этих транзисторов представляют интерес два вида вольт-амперных характеристик: стоковые и стоко-затворные.

Стоковые (выходные) характеристики полевого транзистора с р-n-переходом и каналом n-типа показаны на рис.1. Они отражают зависимость тока стока от напряжения U_си при фиксированном напряжении U_зи:I_c=F(U_си) при U_зи=const представляются в виде семейства кривых. На каждой из этих кривых можно выделить три характерные области: I — сильная зависимость тока I_c от напряжения U_си (начальная область); II — слабая зависимость тока I_c от напряжения U_си; III — пробой p-n-перехода.

Рис. 1. Семейство стоковых (выходных) характеристик

Рис. 2. Стоко-затворная характеристика полевого транзистора с p-n-переходом и каналом п-типа

Особенностью полевого транзистора является то, что на проводимость канала оказывает влияние как управляющее напряжение U_зи, так и напряжение U_си.

Рис. 2.7. Поведение полевого транзистора с р-n-переходом и каналом n-типа

при подключении внешних напряжении: а — U_зи <0 U_си =0; б — U_зи =0 U_си >0; в — U_зи <0 U_си >0

На рис. 2.7, а внешнее напряжение приложено только к входной цепи транзистора. Изменение напряжения U_зи приводит к изменению проводимости канала за счет изменения на одинаковую величину его сечения по всей длине канала. Но выходной ток I_с =0, поскольку U_зи =0.

Рис. 2.7, б иллюстрирует изменение сечения канала при воздействии только напряжения U_си (U_зи =0). При U_си >0 через канал протекает ток I_с, в результате чего создается падение напряжения, возрастающее в направлении стока. Суммарное падение напряжения участка исток — сток равно U_си. В силу этого потенциалы точек канала n-типа будут неодинаковыми по его длине, возрастая в направлении стока от нуля до U_си. Потенциал же точек р-области относительно истока определяется потенциалом затвора относительно истока и в данном случае равен нулю. В связи с указанным обратное напряжение, приложенное к p-n-переходам, возрастает в направлении от истока к стоку и p-n-переходы расширяются в направлении стока. Данное явление приводит к уменьшению сечения канала от истока к стоку (рис. 2.7, б). Повышение напряжения U_си вызывает увеличение падения напряжения в канале и уменьшение его сечений, а, следовательно, уменьшение проводимости канала. При некотором напряжении U_си (соответствующим точке б на рис.2.7) происходит сужение канала, при котором границы обоих p-n-переходов смыкаются (рис. 2.7, б) и сопротивление канала становится высоким.

На рис. 2.7, в отражено результирующее влияние на канал обоих напряжений U_зи и U_си. Канал показан для случая смыкания р-n-переходов.

Основными параметрами полевого транзистора являются: максимальный ток стока I_{c max}, максимальное напряжение стока U_{си max}, напряжение отсечки U_зи0, внутреннее сопротивление r_i, крутизна S, входное сопротивление r_вх, а также межэлектродные емкости затвор — исток С_зи, затвор — сток С_зс и сток — исток С_си.

Максимальное значение тока стока I_{c max} соответствует его значению в точке в на выходных характеристиках (при U_си =0). Максимальное значение напряжения сток — исток U_{си max} выбирают в 1,2—1,5 раза меньше напряжения пробоя участка сток — затвор при U_зи =0. Напряжению отсечки U_зи0 соответствует напряжение на затворе при токе стока, близком нулю. Внутреннее сопротивление транзистора характеризует наклон выходной характеристики на участке ^ II (см. рис. 1). Крутизна стоко-затворной характеристики отражает влияние напряжения затвора на выходной ток транзистора. Крутизну ^ S находят по стоко-затворной характеристике прибора (рис. 2). Входное сопротивление r_вх=dU_зи/dI _з транзистора определяется сопротивлением р-n-переходов, смещенных в обратном направлении. Входное сопротивление полевых транзисторов с p-n-переходом довольно велико, что выгодно отличает их от биполярных транзисторов. Межэлектродные емкости С_зи и С_зс связаны главным образом с наличием в приборе р-n-переходов,примыкающих соответственно к истоку и стоку.