1.4. Модели пт и анализ эквивалентных схем пт

1.4.1. Общие сведения

Полевые транзисторы, такие как биполярные, по существу, являются приборами с распределенными постоянными. Модель полевого МДП-транзистора, представленного как система с распределенными постоянными, приведена на рисунке 1.10. Аналогичным образом можно представить модель полевого транзистора с p-n-переходом или с барьером Шоттки, исключив из схемы рисунка 1.10 элементы, обусловленные наличием подложки. Распределенное сопротивление канала возрастает в направлении контакта стока, а сам канал расположен между двумя распределенными емкостями, одна из которых образована каналом, обедненным слоем и подложкой, а другая – каналом, слоем окисла и контактом затвора. Модуляция сопротивления канала на рисунке 1.10 представлена распределенным генератором тока.

Существует несколько более простых моделей полевого транзистора с сосредоточенными параметрами, но имеющих ограниченную точность. В качестве примера рассмотрим физическую модель ПТ с p-n-переходом, показанную на рисунке 1.11, а. В приведенной схеме r_ЗИ и r_ЗС – сопротивления запертого

p-n-перехода. Сопротивления r_З1 и r_З2 отражают рост активной составляющей входной проводимости на высоких частотах и представляют собой омическое сопротивление контакта затвора; r_С, r_И – сопротивления между рабочей областью транзистора и зажимами прибора.

Рис. 1.10. Модель полевого транзистора с p-n-переходом

или с барьером Шоттки

Наличие сопротивления r_И сильно сказывается на характеристиках прибора: уменьшается крутизна, снижается полоса рабочих частот, увеличивается напряжение насыщения и тепловые потери. Влияние сопротивления r_С проявляется в увеличении напряжения насыщения и тепловых потерь. Усилительные свойства прибора характеризуются наличием генератора тока , крутизна S_m выше реально измеренной S из-за наличия обратной связи через сопротивление r_И. Сопротивление R_К – дифференциальное выходное сопротивление прибора. На низких частотах широко используют упрощенную эквивалентную схему, изображенную на рисунке 1.11,б.

	а)
	б)

Рис. 1.11. Физические модели ПТ с p-n-переходом

1.4.2. Параметры пт на низких частотах

Основными параметрами полевого транзистора являются ток стока I_С, крутизна и напряжение отсечки U₀. Напряжением отсечки условно принято считать такое напряжение затвор-исток, при котором ток стока равен 10 мкА, при заданном напряжении сток-исток. Три упомянутых параметра легко определяются по характеристике передачи ПТ или семейству стоковых характеристик.

Помимо них используются такие параметры, как обратный ток затвора (ток утечки затвора) и междуэлектродные емкости.

Для схемы с общим истоком Y параметры можно отыскать, составив характеристические уравнения:

(1.1)

Решив уравнения и выразив параметры через величины сосредоточенных элементов для упрощенной НЧ схемы (рисунок 1.11б), найдем:

(1.2)

Все параметры ПТ являются функциями напряжений, прикладываемых к его электродам. Параметры, определяемые уравнениями (1.2) можно использовать при упрощенных расчетах на частотах, не превышающих 0,1 предельной частоты усиления по мощности.