Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
Для полевого транзистора с общим истоком семейство выходных характеристик
- это зависимости тока стока от напряжения сток-исток при различных
значениях напряжения затвор-исток. Схема измерения, приведенная на рис.
6.8, позволяет строить соответствующие графики. Требуемое напряжение
затвор-исток VGS устанавливается потенциометром RV{ и измеряется
вольтметром Му Затем с помощью потенциометра RV2 задается ряд значений
напряжения сток-исток VDS, измеряемых вольтметром М2; результирующий ток
стока ID измеряется миллиамперметром Мъ . Типичное семейство
характеристик полевого транзистора показано на рис. 6.9.
Как видно из рис. 6.9, в общих чертах стоковые характеристики полевого
транзистора похожи на коллекторные характеристики биполярного
транзистора: тот и другой представляют собой источник фиксированного тока
на большей части диапазона напряжений. Другими словами, если смещение
затвор-исток фиксировано на уровне - 1 В, то увеличение VDS от 5 В до 15
В оказывает незначительное влияние на ток стока. Этот совсем не очевидный
факт относится к области кривых справа от пунктирной линии; эту область
называют областью насыщения.
Чтобы понять работу транзистора в этой области, нужно рассмотреть рис.
6.10, где схематически изображен полевой транзистор, к стоку и затвору
которого подключены источники. Первоначально можно предположить, что VDS
= 0 и напряжение на затворе VGS имеет такое значение, при котором
обедненный слой занимает часть ширины кремниевого бруска, тогда как
другая часть кристалла остается проводящим каналом между истоком и
стоком. Когда VDS начинает расти от нуля, канал ведет себя сначала просто
как резистор, сопротивление которого определяется шириной канала,
оставленного в кристалле обедненным слоем. Когда VDS достигает нескольких
сот милливольт, начинает сказываться обратное смещение на затворе и
обедненный слой расширяется - в основном у положительного конца канала (у
стока) - до тех пор, пока не останется очень узкий проводящий канал.
Дальнейшее увеличение VDS приводит к еще большему сужению канала, почти
точно уравновешивающему ожидаемое увеличение ID с увеличением напряжения.
(Это ошибка: с ростом VDS увеличивается длина участка канала с предельной
плотностью тока, остается неизменной напряженность элект-
Стоковые характеристики полевого транзистора 139
Рис. 6.8. Измерительная схема для построения стоковых характеристик
полевого транзистора.
У05 (вольты)
Рис. 6.9. Типичные стоковые характеристики л-канального полевого
транзистора; А- область переменного сопротивления, В- область насыщения.
рического поля на этом участке и поэтому ток стока не меняется. - Прим.
перев.) Это - область предельного сжатия канала (насыщения); на рис. 6.9
явно виден выход из резистивной области, когда кривые изгибаются,
становясь почти горизонтальными (ток становится постоянным). Так же, как
и в случае биполярного транзистора, имеется небольшой положительный
наклон в области "постоянного" тока; чтобы учесть наклон вводится
проводимость стока gd или ут :
140 Характеристики полупроводниковых приборов
Рис. 6.10. Предельное сжатие канала в полевом транзисторе. " _
8d -~7Г/ •
dVl)S
Используется также динамическое сопротивление стока rd 1
rd =----•
Sd
6.7 Полевой транзистор как управляемый напряжением резистор
Мы уже обратили внимание на интересное свойство полевого транзистора при
малых значениях VDS , которого нет у биполярного транзистора. В этой
области напряжение затвора способно изменять сопротивление канала сток-
исток. Понятно, что в области А на рис. 6.9 у каждой характеристики в
начале координат разный наклон. Обращаясь к рис. 6.5 и 6.7, видим, что
этого эффекта нет у биполярного транзистора.
Таким образом, полевой транзистор можно использовать как управляемый
напряжением переменный резистор для изменения величины сигналов
переменного или постоянного тока; эта возможность используется в системах
автоматической регулировки усиления.
На рис. 6.11 показана схема управляемого напряжением аттенюатора, который
рассчитан на подключение к генератору с малым выходным сопротивлением.
Величину входного сигнала следует поддерживать меньшей, чем 500 мВ, чтобы
искажение сигнала было достаточно малым. Батареи с напряжением
3 В и 1,5 В и потенциометр RV{ обеспечивают изменение напряжения,
которое управляет коэффициентом ослабления схемы. Чтобы получить
максимальное ослабление, на затвор можно подать положительное напряжение
Эквивалентная схема и коэффициент усиления для схемы с общим эмиттером
141
величиной доли вольта; нежелательный ток в прямом направлении ограничен
безопасной величиной с помощью R'г Заменив полевой транзистор биполярным
легко убедиться в том, что он не будет работать как управляемый
напряжением аттенюатор без грубых искажений.
Во многих применениях низкое входное сопротивление аттенюатора,
представленного на рис. 6.11, является нежелательным; в действительности,
Л, можно увеличить до 10 кОм или даже до 100 кОм, если допустим меньший
