Основные параметры полевого транзистора

Начальный ток стока I _с0 – ток в цепи стока транзистора, включенного по схеме с общим истоком, при U _си, < U _{с нас}; U _зи = 0.

Ток стока в рабочей точке (при 0 > U _зи > U _отс) можно определить по формуле

I _с= I _с0(1- U _зи/ U _отс)². (1)

Уравнение (1) является приближенным для проходной характеристики любого полевого транзистора (особенно с малыми напряжениями отсечки).

Напряжение отсечки U _отс – один из основных параметров, характеризующих ПТ. При напряжении на затворе, численно равным напряжению отсечки, практически полностью перекрывается канал полевого транзистора, и ток стока при этом стремится к нулю.

В справочных данных на ПТ всегда указывается, при каком значении тока стока произведены измерения напряжения отсечки. Так, например, для транзисторов КП307Е напряжения U _отс = -0.5 ¸ - 2.5 В получены при токе стока 0.01 мА.

Крутизна проходной характеристики. Входное сопротивление полевых транзисторов со стороны управляющего электрода (затвора) составляет 10⁷¸10⁹ Ом. Усилительные свойства полевого транзистора, как и электронных ламп, характеризуются крутизной проходной характеристики: S = ∂ I _с /∂ U _зи, при U _си = const. Выражение для крутизны характеристики в рабочей точке ПТ получим, используя (1)

S = S _макс (1- U _зи/ U _отс),(2)

где U _зи – напряжение затвор – исток, при котором вычисляется S;

Максимальное значение крутизны характеристики S _макс достигается при U _зи= 0. При этом численное значение S _макс равно проводимости канала ПТ при нулевых смещениях на его электродах.

S _макс = −2(I _c0/ U _отс). (3)

Соотношение (3) позволяет по двум известным параметрам рассчитать третий. Для большинства маломощных ПТ S лежит в пределах 2¸10 мА/В.

Крутизна характеристики полевых транзисторов на 1-2 порядка меньше, чем у биполярных транзисторов, поэтому при малых сопротивлениях нагрузки коэффициент усиления каскада на ПТ К _u = S R _c (R _c – сопротивление в цепи стока) меньше коэффициента усиления аналогичного каскада на биполярном транзисторе.

В большинстве случаев крутизну характеристики полевых транзисторов считают частотно-независимым параметром. Поэтому быстродействие электронных схем на ПТ ограничено в основном паразитными параметрами схемы.

Внутреннее сопротивление канала R_i определяется выражением R_i = ∂ U _си/∂ I _с при U _зи = соnst.

Это сопротивление при U _си = 0 и произвольном смещении U _зи можно выразить через параметры транзистора:

. (4)

При малом напряжении исток–сток вблизи начала координат выходной характеристики ПТ ведет себя как переменное омическое сопротивление, зависящее от напряжения на затворе. Минимальное значение сопротивления канала R_{i 0} наблюдается при U _зи = 0. При увеличении обратного напряжения на затворе сопротивление канала нелинейно увеличивается. Значение R_{i 0} определяется по стоковой характеристике транзистора как тангенс угла наклона касательной к кривой I _с = f (U _с) при U _з = 0 в точке U _cи = 0.

Для приближенных расчетов имеет место простое соотношение:

R_{i 0}»1/ S _макс. (5)

Коэффициент усиления mо пределяется как изменение напряжения стока к вызвавшему его изменению напряжения на затворе при I _c = const:

μ = −∂ U _си/∂ U _зи. (6)

Изменение тока стока связано с изменением напряжением на затворе и изменением напряжения на стоке

∂ I _c = S ∂ U _зи + ∂ U _си / R_i.

Если ∂ I _c = 0, то

S ∂ U _зи + ∂ U _си / R_i  = 0,

разделив на ∂ U _си и с учетом (6) после несложных преобразований получим связь между тремя параметрами

S R_i. = μ. (7)

Максимальные напряжения затвор – сток, затвор – исток, исток – сток. При превышении допустимых значений напряжения между электродами транзистора возможен лавинный пробой перехода затвор-канал.

Обратное напряжение диода затвор–канал изменяется вдоль длины затвора, достигая максимального значения у стокового конца канала. Именно здесь происходит пробой полевого транзистора. Лавинный пробой не приводит к выходу из строя ПТ с управляющим p – n -переходом, если он не переходит в тепловой пробой. После возвращения в нормальный рабочий режим ПТ восстанавливают свою работоспособность.

Типичные значения параметров маломощного полевого транзистора КП-303В с p – n -переходом и каналом n -типа:

Начальный ток стока I _c0 = 2 ÷ 5 мА при U _си = 10 В, U _зи = 0.

Напряжение отсечки U _отс = −1 ÷ − 4 В при U _си = 10 В, I _c = 10 мкА.

Крутизна проходной характеристики при U _си = 10 В, U _зи = 0, S = 2 ÷ 5 мА/В.

Внутреннее сопротивление R_i = 0,02 ÷ 0,5 Мом.

Ток утечки затвора I _з = 1 нА при U _зи = 10 В, U _си = 0.

Емкость входная С _зи не более 6 пФ.

Емкость проходная С _зс не более 2 пФ.

Максимальное напряжение затвор–сток, затвор–исток

U _{зс max} = 30 В.

Максимальное напряжение сток-исток U _{си max} = 25 В.

Максимальный ток стока I _{c max} = 20 мА.

Максимальная рассеиваемая мощность при Т ≤ 25ºС

Р _max = 200 мВт.

Диапазон температур окружающей среды Т от –40 до +85 ºС.