Крутість стокозатворної характеристики

Прохідні (Шаблон:Lang-en) або стокозатворні характеристики МДН транзистора показують залежність струму стоку $I c (I_{D})$ від напруги затвор-витік $U_{3 B} (U_{G S})$ при постійній напрузі між витоком і стоком $U_{C B} (U_{D S})$ .

$I_{C} = f (U_{3 B}) ∣_{U_{C B} = c o n s t}$

І саме крутість цієї залежності є одним з основних параметрів польового транзистора.

Характеристики починаються в точці на осі напруг, яка відповідає напрузі $U_{3} пор$ , оскільки за менших напруг немає провідного каналу та струм стоку $I c (I_{D})$ дорівнює нулю. За напруг на стоці $U_{C} > U_{C} н$ залежність $I_{C} (U_{3})$ має квадратичний характер і визначається формулою:

$I_{C_{H}} = \frac{C_{3^{'} K} μ_{n S} b_{K}}{2 l_{K}} (U_{3} - U_{3} пор)^{2} (1)$

Із формули випливає, що за напруги $U_{C} > U_{C} н$ струм стоку безпосередньо не залежить від напруги на стоці. Але реально струм стоку зростає з підвищенням напруги на стоці внаслідок збільшення дрейфової швидкості електронів в області просторового заряду. Це зростання також зумовлено збільшенням довжини каналу $l_{K}$ з підвищенням $U_{C}$ .

У разі малих напруг $U_{C}$ прохідні характеристики наближаються до лінійних і визначаються формулою:

$I_{C_{H}} = \frac{C_{3^{'} K} μ_{n S} b_{K}}{2 l_{K}} [(U_{3} - U_{3} пор) U_{C} - \frac{U_{C}^{2}}{2}] (2)$

Крутість стокозатворної характеристики є основним параметром, який характеризує підсилювальні властивості транзистора.

$S = \frac{d I_{C}}{d U_{3}} |_{U_{C} = c o n s t}$

Для пологих ділянок вихідних характеристик крутість можна знайти диференціюючи вираз $(1)$ за $d U_{3}$ :

$S = \frac{C_{3^{'} K} μ_{n S} b_{K}}{l_{K}} (U_{3} - U_{3} пор) (3)$

Для збільшення крутості необхідно збільшувати питому ємність $C_{3^{'} K}$ , ширину каналу $b_{K}$ і зменшувати довжину каналу $l_{K}$ .

У режимі насичення (глибокої інверсії) питому ємність $C_{3^{'} K}$ можна вважати рівною питомій ємності оксиду $C_{O^{'} K}$ , яка залежить від товщини діелектрика. Однак зі зменшенням товщини діелектрика знижується напруга пробою під затвором. Для діелектрика $S i O_{2}$ товщиною 0,05 мкм пробивна напруга становить близько 50 В. Пробій діелектрика може відбутися під дією статичної напруги на затворі. Таке явище спостерігається за відключеного затвору. Тому під час зберігання МДН-транзисторів їх електроди з’єднують металевими перемичками, які знімаються перед вмиканням транзисторів у схему.

Збільшення ємності призводить до погіршення частотних властивостей МДН-транзисторів. Ширина $b_{K}$ каналу впливає на крутість характеристики як безпосередньо, так і через ємність $C_{3^{'} K}$ . Зі збільшенням $b_{K}$ зростає крутість і одночасно підвищується ємність затвор–канал $C_{3^{'} K}$ , що, в свою чергу, також призводить до зростання крутості та погіршення частотних властивостей транзистора. Крутість характеристики тим більша, чим менша довжина каналу $l_{K}$ . Велику крутість мають транзистори з n-каналом, оскільки рухливість електронів більша від рухливості дірок. ^[1]

Джерела

Шаблон:Reflist

Посилання

Шаблон:Ізольована стаття

↑ Шаблон:Cite book

[1] Шаблон:Cite book

[1]

Крутість стокозатворної характеристики

Джерела

Посилання

Навігаційне меню

Пошук