Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 211

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Сток
ЗатворИсток'
Рис. 3.23. Схема полевого тран­ зистора с изолированным затво­ ром, работающего в режиме обо­ гащения.

Ограничимся здесь рассмотрением транзисторов с изо­ лированным затвором, которые имеют преимущества перед транзисторами с р-п переходом по своим высокочастотным свойствам.

Рассмотрим схематическое изображение транзистора с изолированным затвором (рис. 3.23). В слабо легированном примесями полупроводнике, пусть n-типа, создаются две области с высокой концен­ трацией примесей проти­ воположного типа, т. е. в данном случае р-типа. Од­ на из этих областей будет стоком, вторая —истоком.

Пространство между ними перекрывается металличе­ ской пластиной, изолиро­ ванной от полупроводни­ ка тонким слоем диэлект­ рика. Эта пластина назы­ вается затвором.

Если между затвором и истоком будет напряжение, близкое к нулевому, то тока между стоком и исто­ ком не будет. Если на зат­ воре будет отрицательный потенциал (рис. 3.23), то подвижные носители (дыр­

ки), которые всегда имеются в полупроводнике,

сместят­

ся к

границе

полупроводника, расположенной

против

затвора. Если

этих носителей

будет

достаточно много, то

между

стоком

и истоком образуется

проводящий

канал,

через

который

при наличии

напряжения между

стоком

и истоком пойдет ток.

Такой тип МОП-транзистора называется транзистором без заранее заготовленного проводящего канала. Такой транзистор работает в режиме обогащения канала. Важ­ ной особенностью такого транзистора является одинаковая полярность напряжений на затворе и стоке, что позволяет питать эти цепи от одного источника.

Зависимость между напряжением на затворе и током стока, так же как и у транзистора с р-п переходом, будет близка к квадратичной. Однако в отличие от последнего входное сопротивление полевого транзистора остается очень

м а к с
где / с

большим при любом рабочем напряжении на затворе, так как оно определяется в основном сопротивлением изоляции между затвором и каналом.

Уравнение для входной характеристики транзистора без заранее заготовленного канала можно представить в виде

с макс (Ел JE3 и М,1К0) >

(3.78)

максимальное значение тока транзистора за период колебаний; Еаи м а к о —• напряжение на затворе в ра­ бочей части характеристики, соответствующее току / с

(рис. 3.21).

Рис.

 

3.24.

Вольтамперная

Рис.

3.25.

Вольтамперная

входная характеристика

поле­

входная характеристика поле­

вого

транзистора, работающе­

вого

транзистора, работающе

го

в

режиме

обогащения.

го

в режиме

обеднения.

Из

(3.78)

находим

значение

крутизны

 

характеристики

 

 

S = dJjdE3 и

=

21,м н к с

Е3 J

El „ м а

к

с .

(3.79)

Если за исходное значение тока брать не / с

м а к с ,

а некоторое

другое значение тока / с и

(рис. 3.24), то выражение для кру­

тизны

характеристики

примет

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

S 0

B = 210JEP,

 

 

 

(3.80)

где Ер — рабочее напряжение затвор — исток, соответ­ ствующее изменению тока стока от нуля до 1С и .

Особенность МОП-транзисторов с заранее заготовлен­ ным каналом заключается в том, что в них между стоком и

168

истоком

параллельно

изоли­

 

 

 

 

 

 

 

рованному

затвору

 

создает­

 

 

 

 

 

 

 

ся

проводящий канал

с при­

 

 

 

 

 

 

 

месями того же

типа,

что у

 

 

 

 

 

 

 

стока

и истока.

Тогда

при

 

 

 

 

 

 

 

увеличении

 

 

отрицательного

 

 

 

 

 

 

 

напряжения

на затворе (при

 

 

 

 

 

 

 

канале n-типа)

ток

стока бу­

 

 

 

 

 

 

 

дет

уменьшаться

вплоть

до

 

 

 

 

 

 

 

полного

перекрытия

 

канала,

 

 

 

 

 

 

 

поскольку

подвижные

 

носи­

 

 

 

 

 

 

 

тели

(электроны)

будут

ухо­

 

 

 

 

 

 

 

дить

в глубь

тела

полупро­

 

 

 

 

 

 

 

водника. Таким

образом, ра­

 

 

 

 

 

 

 

бочий

режим

такого

 

транзи­

Рис.

3.26.

Выходные

вольт-

стора

лежит

в

области

обед­

амперные

характеристики по­

нения

 

канала

 

подвижными

левого транзистора,

работаю­

 

 

щего

в режиме обеднения

носителями

(рис. 3.25).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение

для входной

характеристики

такого

тран­

зистора будет иметь вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К =

 

макс О

£ 3

и / ^ з и о ) 2

 

 

(3.81)

где

Езд

0 — напряжение

смещения

на

затворе,

соответ­

ствующее нулевому

значению тока.

 

 

 

 

 

 

Семейство

 

выходных

вольтамперных

характеристик

транзистора

представлено

на рис. 3.26.

 

 

 

 

 

 

 

3.6. /.

Основные

формулы

для расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

режима

автогенератора

 

 

 

 

 

Рассмотрим

принципиальную трехточечную схему с ем­

костной

связью на транзисторе, работающем в режиме

обо­

гащения

(рис. 3.27,

а),

и ее

упрощенную эквивалентную

схему (рис. 3.27, б). В эквивалентной схеме

пренебрегаем

сопротивлениями

выводов

транзистора,

влияние

которых

на рабочих частотах (/<100-f-200 МГц)

относительно

невелико.

Междуэлектродные

емкости

транзистора

(на

рис. 3.27, б обозначены пунктиром), включенные параллель­ но соответствующим емкостям схемы, следует считать ча­ стью этих емкостей.

Составляя и решая согласно рис. 3.27, б систему урав­ нений, для предельно малых значений переменных напря­ жений находим

 

7i?jQ)C

/ V /С0С3

(1 +

0)

а

шС о

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.82)

где

о, Z 3 , ак

определяются формулами (3.2),

 

(3.13), (3.3);

ky

— статический коэффициент

усиления;

Rt

— внутрен­

нее сопротивление транзистора;

S = kyIRi

— крутизна ха­

рактеристики.

 

 

 

 

 

а)

Рис. 3.27. Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы автоіенератора на полевом транзисторе, работающем в режиме обогащения.

Решая вещественную часть (3.82) относительно р 2 , пре­ небрегая при этом ак за малостью по сравнению с единицей, получаем

р 2 =

0+о)*<аС0

^

oQSca (1 —O/ky)

где 5 0 и — крутизна характеристики, соответствующая гра­ нице самовозбуждения (исходная).

Подставляя вместо 5С И ее значение (3.80), перепишем (3.83) в виде

 

p » . = J l ± ^ P i ? C o

( 3 8 4 )

 

2oQ/c „(l - о iky)'

v

где / с и

— ток стока, соответствующий границе самовозбуж­

дения

(исходный).

 

Поскольку постоянная составляющая тока пройти через затвор не может, для подачи автоматического смещения на затвор в режиме автогенерирования используется падение напряжения на сопротивлении г„, заблокированном по высокой частоте большой емкостью СбЛ , за счет тока стока

Смотрите также файлы