Расчет тока стока полевого транзистора с управляющим р-п переходом.

8.3. Расчет тока стока полевого транзистора с управляющим р-п переходом.

Для расчета тока стока I_C полевого транзистора с управляющим р-п переходом рассмотрим падение напряжения вдоль канала на малом его участке dx за счет протекания тока стока I_C, определяемое на основе закона Ома:

, (8.10)

где - сопротивление участка канала dx. Так как площадь поперечного сечения канала S = ad, то с учетом (8.8) для S имеем:

. (8.11)

Подставив (8.11) в (8.10) получим

. (8.12)

Представим (8.12) в виде:

. (8.13)

Уравнение (8.13) представляет собой дифференциальное уравнение первого порядка. Проинтегрируем это уравнение с учетом граничных условий: и и, решая его относительно тока стока, имеем

, (8.14)

где сопротивление полностью открытого канала при и . Из (8.9) следует, что (8.15)

Подставив в (8.14) вместо (8.15) и заменив получим связь между током и напряжением насыщения:

. (8.16)

С учетом (8.9) после несложных преобразований (8.16) можно получить зависимость тока насыщения от напряжений и в виде:

. (8.17)

Если ток стока будет максимальным. Из (8.17) следует, что

, (8.18)

Подставив (8.18) в (8.17) получим основное уравнение для расчета тока стока, полученное ещё в 1952 г В. Шокли:

. (8.19)

8.4. Статические вольтамперные характеристики полевого транзистора с управляющим р-п переходом.

Из приведенных расчетных соотношений для тока стока следует, что ток стока зависит от напряжений и . Отсюда вытекает, что статические вольтамперные характеристики полевого транзистора можно описать двумя семействами:

- стоко-затворные или передаточные характеристики полевого транзистора при ;

- стоковые или выходные характеристики полевого транзистора при .

Теоретической основой для построения семейства стоко-затворных характеристик является выражение (8.19), которое для удобства практических расчетов обычно аппроксимируют приближенной зависимостью

, (8.20)

справедливой при . Из (8.20) вытекает, что ток стока, начиная с нулевого значения при растет по квадратичному закону для .

На рисунке 8.4 приведены такие зависимости. Рост тока стока при , как мы знаем, обусловлено тем, что уменьшение напряжения на затворе увеличивает ширину канала полевого транзистора, что в свою очередь уменьшает сопротивление канала и вызывает рост ток стока.

Рис.8.4. Статические стоко-затворные характеристики полевого транзистора с управляющим р-п переходом.

Семейство статических выходных или стоковых вольтамперных характеристик при постоянных значениях напряжения на затворе полевого транзистора приведены на рисунке 8.5. Как видно, всю область

Рис.8.5. Статические выходные характеристики полевого транзистора с

управляющим р-п переходом.

выходных характеристик можно разделить на три характерные участки. Квазилинейный участок 1, где , называется омическим. Ток стока на этом участке определяется сопротивлением открытого канала и меняется практически линейно с ростом напряжения на стоке. Теоретически этот участок достаточно точно описывается выражением (8.14). При возникает насыщение тока стока (участок 2). Режим работы полевого транзистора на этом участке называют режимом насыщения. На этом участке ток стока растет незначительно с ростом (см. раздел 8.3). Работа полевого транзистора на участке насыщения описывается аналитическими зависимостями (8.16) и (8.17).

С дальнейшим ростом напряжения на стоке при возможен резкий рост тока стока (участок 3), что вызывается лавинным пробоем р-п перехода в стоковом конце затвора. В этом месте напряжение является суммой напряжений на затворе и стоке, т.е. достигает максимальной величины, достаточной для электрического пробоя перехода. Следует также учесть, что чем больше напряжения на затворе, тем при меньших напряжениях на стоке происходит пробой.

Физические процессы и вольтамперные характеристики в полевых транзисторах с управляющим р-п переходом и каналом р-типа проводимости аналогичны рассмотренным выше полевым транзисторам с каналом п-типа проводимости. Полевые транзисторы с каналом р-типа формируются на основе полупроводника р-типа с последующей диффузией донорной примеси для создания р-п переходов. Ток стока в них создается дрейфовым движением в канале основных носителей - дырок. В электрической схеме меняется полярность включения напряжений V_СИ и V_ЗИ и направление тока стока. что статические вольтамперные характеристики полевого транзистора можно описать двумя семействами:

- стоко-затворные или передаточные характеристики полевого транзистора при ;

- стоковые или выходные характеристики полевого транзистора при .

, (8.20)

справедливой при . Из (8.20) вытекает, что ток стока, начиная с нулевого значения при растет по квадратичному зак

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒