обедненный слой (рис. 6.4, б) зарядов положительной полярности, сопротивление между стоком и истоком увеличивается, выходной ток стока уменьшается. Если на затворе действует положительное напряжение, в канале индуцируется дополнительный отрицательный заряд, увеличивающий проводимость канала, и ток стока возрастает.

Способность транзисторов со встроенным каналом работать в режиме обогащения и обеднения отражается на смещении выходных статических характеристик при изменении полярности и значения напряжения на затворе (рис. 6.4, е).

Статические характеристики прямой передачи (рис. 6,4, г) берут начало на оси абсцисс при напряжении отсечки С/зио, которому соответствует работа транзистора в режиме обеднения (ток стока достигает заданного минимального значения).

§ 6.3. Параметры и энввалентная скема полевык транзисторов

Полевые транзисторы характеризуют следующими дифференциальными параметрами, соответствующими режиму насыщения. Статическая крутизна характеристики прямой передачи, равная отношению изменения тока к изменению напряжения на затворе,

S = dlJdU при £/с = const. (6.1)

Численное значение крутизны составляет 0,1-10 мА/В. Внутреннее (выходное) сопротивление Ri, равное отношению изменения напряжения стока к изменению тока стока,

= dUJdl при f/з = const. (6.2)

Оно составляет 50-500 кОм. Сопротивление постоянному току между стоком и истоком закрытого полевого транзистора велико (около 100 МОм), поэтому во включенном состоянии в нем практически нет остаточного напряжения в цепи канала. В этом состоит достоинство полевого транзистора особенно при работе в импульсном режиме.

Входное сопротивление RBx-dUs/dh при C/c=const велико и составляет несколько мегаом, что является их преимуществом перед биполярными транзисторами.

Коэффициент усиления показывает, во сколько раз напряжение на затворе сильнее влияет на ток стока, чем напряжение на стоке, при постоянном токе стока

11.= dUjdUs при fс =const. (6.3)

Численное значение р составляет 25-100. Перемножив S и Ri, получим соотношение, связывающее параметры S, Ri, р,

(6.4)

dU б/е ди Дифференциальные параметры S, Ri, р зависят от.рабочего режима транзистора (от напряжений Ис и Us).

Между электродные емкости: входная (затвор - исток) Са, проходная (затвор - сток) Сзс и выходная (сток - исток) Сси зависят от размеров электродов, расстояния между ними, степени перекрытия канала затвором. Они включают конструктивные емкости корпуса транзистора и выводов электродов. Численные значения емкостей составляют 2-5 пФ. Максимальная рабочая частота обусловлена процессами заряда и разряда входной емкости в цепи затвора

/макс = <2яЛсиСзи )-1, (6.5)

где Геи - сопротивление канала, через которое происходит заряд

СТИ Сзи-

входной емко-

По частотным свойствам полевые транзисторы не имеют преимуществ перед биполярными транзисторами, но превосходят их по быстродействию, так как работают лищь с основными носителями заряда при отсутствии их накопления. Помимо рассмотренных параметров, в справочной литературе приводят и ряд других электрических параметров номинального и предельного режимов.

Примерами промышленных образцов полевых транзисторов служат приборы типов КП302А-В, КП306А-В, КП350А-В и др.

На эквивалентной схеме полевого транзистора (рис. 6.5) его выходная цепь представлена генератором тока 5(/зи, отражающим усилительные свойства транзистора. Ток этого генератора пропорционален входному напряжению Usvi- Коэффициентом пропорциональности служит крутизна характеристики S.

Параллельно генератору тока включены внутреннее сопротивление полевого транзистора Ri. Сопротивления Гс и Ги представляют объемные сопротивления кристалла полупроводника на участках между концами канала и контактами стока и истока. На низкой частоте влиянием Гс часто пренебрегают по сравнению с высоким сопротивлением нагрузки в цепи стока и большим Ri канала. Сопротивление /и (общее для входной и выходной цепей) отражает внутреннюю обратную связь в полевом транзисторе, включенном по схеме с общим истоком. Входная цепь представлена конструктивной емкостью Сзи и сопротивлением Гзи. Влияние выходной цепи на входную отражено емкостью Сзс и сопротивлением гзс-

Полевые транзисторы обладают высокими коэффициентами передачи по току и усиления по мощности, высоким входным сопротивлением, малым уровнем собственных шумов. Характеристики и параметры полевых транзисторов термозависимы, с чем приходится считаться при их эксплуатации.

Полевые транзисторы успешно применяют в усилительных и переключающих устройствах. Их часто используют в сочетании с биполярными транзисторами, например, большое входное сопро-

Рис. 6.5. Эквивалентная схема вого транзистора

поле-

тивление полевого транзистора позволяет согласовать каскад на биполярном транзисторе с источниками, обладающими высоким выходным сопротивлением. Благодаря относительной простоте изготовления и малым размерам на МДП-транзисторах можно создавать дешевые интегральные схемы с высокой степенью интеграции.-

К недостаткам полевых транзисторов относятся высокое сопротивление во включенном состоянии и дрейф характеристик особенно МДП-транзисторов, связанный с перемещением зарядов в диэлектрике под действием электрического поля.

§ 6.4. Шумы полупроводниковых приборов

Шумы полупроводниковых приборов в основном обусловлены случайными процессами отклонения токов от их среднего значения. Собственные шумы приборов имеют несколько составляющих.

Тепловой шум обусловлен хаотичностью теплового движения носителей в структуре транзисторов. Эти шумы имеют равномерный частотный спектр вплоть до СВЧ.

Тепловой шум, вносимый сопротивлением базы,

ul = AkTrf,

где Гб - объемное сопротивление базы.

Шум генерации и рекомбинации носителей возникает в результате флуктуации концентрации носителей. Ток, обусловленный генерацией и рекомбинацией носителей, зависит от тока через прибор / и отношения времени жизни х электрона проводимости ко времени t его дрейфа в объеме полупроводника, т. е. 1т=1(х/(). Составляющая этого шума также имеет равномерное распределение по спектру частот.

Шум дробового эффекта возникает в результате флуктуации тока в выходной цепи из-за непостоянства во времени количества носителей через р-п-переход при прямом или обратном смещении.

Дробовой шум, вносимый эмиттерным и коллекторным переходами,

где /эо - полный ток в цепи эмиттера;

/кбо - начальный коллекторный ток; Гв диф и Гк диф - дифференциальные сопротивления переходов.

Избыточный шум обусловлен флуктуациями тока через монокристалл полупроводника. Интенсивность этих флуктуации зависит •от удельного сопротивления монокристалла и технологии его получения. Предполагается, что появление этого шума обусловлено модуляцией проводимости случайными процессами в монокристалле проводника.