Курсовая работа: Полевой эффект и его применение

(n-канал);

(р-канал).

При происходит перекрытие канала, при этом ток стока согласно (1-8) достигает наибольшего значения .

Будем считать, что ток стока в области насыщения остается постоянным и равным . Тогда из (1.8) следует, что передаточная характеристика в области насыщения имеет квадратичную форму:

(14),

где

Величина K_N является удобным коэффициентом для оценки качества работы прибора на низких частотах.

Крутизна передаточной характеристики при насыщении, как следует из (14), линейно зависит от V_GS :

(15)

Используя (14) и (15), K_N можно выразить через и :

(16)

Для промышленных приборов эти параметры легко могут быть измерены или оценены из паспортных данных.

Экспериментально найдено, что для большинства МОП-приборов сопротивление сток — исток в режиме насыщения обратно пропорционально току стока. Поэтому максимальный коэффициент усиления по напряжению с помощью (16) может быть представлен в виде Таким образом, для получения большого усиления по напряжению необходимо уменьшать ток стока.

Эквивалентная схема МОП-транзистора на низких частотах имеет такой же вид, как и для ПТУП (рис. 5). Ток утечки затвора типичного МОП-прибора составляет »10^-15 А, т. е. на несколько порядков меньше тока затвора ПТУП. В специальных конструкциях МОП-ПТ с охранными кольцами ток утечки затвора может быть уменьшен до 10^-17 А, что делает такие транзисторы идеальными приборами для электрометрических измерений.

Упрощенная высокочастотная эквивалентная схема МОП-ПТ (рис. 10) отличается от соответствующей схемы ПТУП (рис. 6) добавлением емкостей С_bd и C_bs n⁺ -р-переходов подложка сток и подложка — исток и последовательного сопротивления R_d - Кроме того, в схему включен конденсатор C_gb , учитывающий емкость вывода затвора и емкость, обусловленную влиянием напряжения затвора на заряд обедненной области подложки. В режиме инверсии C_gb обычно мала, однако при запертом транзисторе ее величина может составлять значительную часть общей входной емкости.

Сопротивление Rd может иметь заметную величину для приборов со встроенным каналом. В таких транзисторах для уменьшения емкости затвор—сток, затвор размещается так, чтобы он не перекрывался со стоком. Вследствие этого проводимость небольшой части канала вблизи стока не модулируется напряжением на затворе, что приводит к появлению последовательного сопротивления стока порядка нескольких сотен Ом. Очевидно, что в приборах с индуцированным каналом затвор должен перекрываться с истоком и стоком, так как немодулируемая часть канала представляла бы собой разрыв цепи.

В заключение данного раздела отметим некоторые особенности схемных применений разных типов МОП-транзисторов.

Поскольку в приборах со встроенным каналом длина затвора обычно меньше расстояния сток—исток, они обладают лучшими высокочастотными свойствами из-за меньшей величины входной емкости. Другое достоинство транзисторов этого типа — возможность получения равенства потенциалов входа и выхода в схеме истокового повторителя.

Существенным преимуществом приборов с индуцированным каналом является простота построения на их основе усилителей напряжения, а также логических и запоминающих схем с гальваническими связями.

Рис. 10. Упрощенная высокочастотная эквивалентная схема МОП-ПТ

1.5 Пленочные полевые транзисторы (ППТ)

Тонкопленочные транзис