5.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ МАЛЫХ СИГНАЛОВ
На рис. 5.2 и 5.3 представлено семейство характеристик типового полевого транзистора с управляющим р-n-переходом в области малых сигналов.
Рис. 5.2. Передаточная характеристика
-канального полевого транзистора с управляющим р-n-переходом.
Можно заметить, что качественно эти характеристики подобны характеристикам биполярного транзистора. При этом сток соответствует коллектору, исток-эмиттеру, а затвор-базе биполярного транзистора. Характеристики полевого транзистора отличаются от соответствующих характеристик n-p-n-транзистора рабочим диапазоном напряжения затвор-исток. Напряжение, при котором ток стока
принимает минимальное значение, называется пороговым напряжением
При величинах напряжений
больших
передаточная характеристика транзистора, представленная на рис. 5.2, описывается уравнением
где
ток стока при
На практике эта величина тока для полевого транзистора с управляющим р-n-переходом является предельной, так как положительных напряжений затвор-исток стараются избегать, чтобы не потерять преимуществ, обеспечиваемых малым током затвора.
Из выражения (5.1) следует, что ток стока при
должен равняться нулю. Фактически это равенство выполняется лишь приближенно. Поэтому правильнее было бы определить значение
при котором величина тока стока становится равной нескольким микроамперам.
Рис. 5.3. Семейство выходных характеристик n-канального полевого транзистора с управляющим р-n-переходом.
Полученное таким образом значение не всегда будет удовлетворять равенству (5.1), поэтому удобнее вычислить величину
как функцию
и экстраполировать полученную прямую линию до значения тока
Выражение (5.1) можно использовать также и для описания передаточных характеристик МОП-транзисторов, как нормально открытых, так и нормально закрытых, если учесть знаки величин
и
Для нормально закрытых МОП-транзисторов в качестве величины
используется ток стока при
Смысл этого становится ясным при сравнении передаточных характеристик МОП-транзисторов обедненного и обогащенного типов на рис. 5.4 и 5.5.
Рис. 5.4. Передаточная характеристика нормально открытого
-канального полевого транзистора.
Напряжение затвор-исток для МОП-транзисторов может повышаться до величины напряжения пробоя оксидного слоя, составляющего около 50 В, поэтому ток стока таких транзисторов может значительно превышать величину
Рис. 5.5. Передаточная характеристика нормально закрытого n-канального полевого транзистора.
По передаточной характеристике транзистора может быть определен такой его параметр, как крутизна:
Дифференцированием выражения (5.1) можно определить крутизну
Особый интерес представляет значение крутизны при
обозначаемое через
Для полевых транзисторов с управляющим р-n-переходом это максимальное значение крутизны. Из выражения (5.2) находим
Теперь по легко определяемым опытным путем параметрам
и
можно просто получить напряжение отсечки. Типовые значения параметров маломощного полевого транзистора составляют:
Можно отметить, что при равных токах стока полевого и коллектора биполярного транзисторов крутизна полевого транзистора существенно ниже, чем биполярного.
На рис. 5.3 представлены выходные характеристики полевого транзистора-графики зависимости между
и
при различных фиксированных значениях
Характеристики имеют одинаковый вид как для нормально открытых, так и для нормально закрытых полевых транзисторов. При малых значениях
ток
возрастает приблизительно пропорционально
Полевой транзистор в этой области режимов эквивалентен омическому сопротивлению, величина которого может управляться напряжением
При напряжениях ниже точек перегиба
семейство выходных характеристик описывается выражением [5.2; 5.3]
Эта зона семейства выходных характеристик называется начальной зоной.