ных мощных СВЧ транзисторов допускают мощность рассеяния в несколько ватт на частоте в несколько гигагерц. \

Чтобы радиатор мощного транзистора не был включен в цепь нагрузки, в СВЧ планарных транзисторах изолируют коллектор от корпуса. Для получения хорошего теплоотвода кристалл полупроводника крепят на пластинке из бериллиевой керамики, имеющей хорошую теплопроводность. Примером мощного СВЧ транзистора является эпитаксиально-планарные п-р-п транзисторы типа КТ911 А -Г.

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

1. По статическим входным и выходным характеристикам транзистора ГТ320А, включенного с ОЭ, в рабочей точке /б=0,6 мА и Ukb = 4 В определить hna, fti2a. fhia, 223 и сравнить с паспортными значениями.

2. В семействе статических входных и выходных характеристик транзистора КТ312Б, включенного с ОЭ:

а) построить нагрузочную характеристику выходной цепи, приняв Ек-20 В и сопротивление нагрузки /?н = 0,5 кОм;

б) на нагрузочной характеристике обозначить рабочую точку при /б=0,4 мА и рассчитать режим покоя (/бо, UtBo, Im, Uko, Рко);

в) на нагрузочной характеристике обозначить рабочую область, приняв амплитуду сигнала на входе /б т=0,2 мА;

г) для заданных условий определить параметры квазистатического режима (коэффициенты передачи по току, усиления по напряжению и мощности, входное и выходное сопротивления) транзистора.

Глава 6 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

§ 6.1. Полевые транзисторы с управляющим р-п-переходом

В полевых (униполярных) транзисторах токопрохождение обеспечивается лишь основными носителями заряда одного знака (электронами или дырками) в отличие от биполярных транзисторов, в которых в процессе электропроводности участвуют оба вида носителей заряда. Управление током в полевом транзисторе осуществляется электрическим полем.

Устройство. Полевой транзистор с управляющим р-п-перехо-дом (рис. 6.1) представляет собой полупроводниковый прибор с тремя электродами. Транзистор содержит кристалл / полупроводника с п-проводимостью с двумя электродами, из них один именуется исток И, а другой - сток С. Между истоком и стоком подключены источник постоянного напряжения Ее и нагрузка R. С боковых сторон в основном кристалле сформирована область 2 с противоположным типом проводимости (ср-типом проводимости в отличие от п-проводимости основного кристалла). Эта область (область 2) выполняет функции управляющего электрода и называет-

Ucm sincvt

Рис. 6.1. Структура и схема включения полевого транзистора

ся затвором 3. Между затвором и основным кристаллом возникает р-п-переход, а в самом кристалле создается узкий канал 3 для движения основных носителей заряда. В приведенной на рисунке структуре канал обладает электронной проводимостью. Через исток носители заряда (в нашем варианте - электроны) втекают в канал, а через сток они вытекают из канала. К р-п-переходу (затво ру) подводится постоянное обратное напряжение смещения Ез (минус подключен к р-области, а плюс - к /г-области). В цепь затвора подводят напряжение сигнала UcmSm at, которое требуется усилить.

Принцип работы. При отсутствии сигнала на входе (затвор - исток) основные носители заряда - электроны под действием управляющего поля (с напряженностью примерно 10 В/см) дрейфуют в канале от истока к стоку. Значение этого тока определяется напряжением стока и сопротивлением канала, зависящим от его сечения. Потенциал электрического поля линейно возрастает вдоль канала (от истока к стоку), поэтому неодинакова в разных точках р-п-перехода разность потенциалов между р- и п-областями кристалла. За счет этой неэквипотенциальности происходит расширение р-п-перехода, сужение канала и увеличение его сопротивления по мере приближения к стоку.

Если одновременно с э. д. с. смещения Ез в цепь затвора подается переменное напряжение сигнала, то это приведет к изменениям результирующего потенциала Ыз =-s+t/cmsin на р-п-переходе. При этом будет изменяться ширина р-п-перехода, что вызовет изменение сечения канала и его проводимости. Напряжение сигнала модулирует сечение канала, управляя током в канале и нагрузке.

Статические характеристики. Выходные характеристики представляют зависимость тока в цепи стока /с от напряжения на стоке Uc (рис. 6.2, а) при постоянных (фиксированных) напряжениях С/з на затворе.

Если на затворе установить нулевой потенциал С/з=0, а к стоку приложить небольшое (постепенно увеличиваемое) отрицательное

7-3 УсВ Щ,в

сн Ц:п

Рис. 6.2. Характеристики полевого транзистора с управляющим /г-р-переходолв и структура с переходом Шоттки

напряжение Uc, то через прибор потечет ток /с. Вначале ток 1с нарастает почти линейно, затем рост тока замедляется и характеристика приобретает резко нелинейный характер. Это объясняется тем, что с ростом тока стока /с возрастает падение напряжения в канале и потенциал вдоль канала. При этом расширяется область р-/г-перехода, следовательно, сужается сечение канала, возрастает его сопротивление, что замедляет рост тока /с. Наибольшее сужение канала происходит со стороны стока; где больше разновидность потенциалов между каналом и р-областью затвора.

При некотором напряжении стока сужение канала приближается к его перекрытию. Наступает состояние, когда резко возрастает сопротивление, приводящее к прекращению роста тока /с (наступает режим насыщения тока стока). Полное перекрытие канала получить нельзя, так как само сужение является следствием увеличения тока стока.

Напряжение на стоке, при котором наступает насыщение, называют напряжением насыщения сн- При Us-О напряжение насыщения равно напряжению отсечки С/сн = зо. Если напряжение на затв ре U3, смещающее переход в обратном направлении, увеличить ((7з>0), то наступит расширение р-/г-перехода, канал сузится,, его сопротивление возрастет и статические характеристики сместятся в область меньших токов стока. При большем смещении на затворе будет меньше исходное сечение "канала, поэтому переход к режиму насыщения в этих характеристиках наступает при меньшем напряжении стока ( Uch \ ~ Uso-U3).

Если напряжение стока увеличить свыше напряжения насыщения Uc>Ucn, то возрастет длина перекрытой части канала (происходит модуляция длины канала), что вызовет небольшой рост тока /с в области насыщения. При дальнейшем увеличении напряжения на стоке возможен лавинный пробой управляющего р-/г-перехода в цепи сток - затвор.

Характеристики прямой передачи (стоково-затворные характеристики) выражают зависимость тока стока /с от напряжения на затворе С/3, т. е. /с=кр(С/з) при С/с=const (рис. 6.2, б). Напряжение отсечки С/30 в цепи затвора составляет несколько вольт, что позволяет подавать на вход транзистора сигнал с относительно большой