С управляющим p-n-
переходом
МДП с индуцирован-
ным каналом
МДП со встроеным
каналом
Наиболее полно работа полевых транзисторов описывается семейством выходных статических вольт-амперных характеристик (рис. 3), которые для всех типов полевых транзисторов практически одинаковы.
а) б) в)
Рис.3. Статические ВАХ транзисторов; полевых с управляющим p-n переходом - (а), и МДП с индуцированным - (б), и встроенным - (в) - каналом.
Начнем с характеристики Ic=f(Uси) при Uзи =0 полевого транзистора с управляющим p-n переходом. При малых значениях Uси ток Ic увеличивается с ростом Uси почти по линейному закону. Затем наступает режим насыщения, при котором рост тока Ic с повышением напряжения практически прекращается. Это происходит потому, что с увеличением тока площадь поперечного сечения проводящего канала уменьшается и при достаточно больших значениях Ic наступает своеобразное динамическое равновесие – увеличение тока Ic вызывает сужение канала, которое приводит к уменьшению тока и наоборот. При достаточно большом напряжении Uси наблюдается резкий рост тока Ic, обусловленный электрическим пробоем p-n- перехода у стокового конца канала.
При Uзи <0 вид характеристики Ic=f(Uси) будет таким же, как и при Uзи =0, только из-за того, что превоначальная площадь поперечного сечения проводящего канала будет меньше, начальное значение тока I 4c 0 также будет меньше. Уменьшается и напряжение насыщения, и напряжение пробоя.
Отличие выходных характеристик разных типов МДП - транзисторов (рис.3.б,в) заключается в расположении характеристик при Uзи =0. В МДП - транзисторе со встроенным каналом (рис.3.в) эта характеристика располагается посредине семейства. Выше ее идут характеристики, соответствующие режиму обогощения, а ниже - режиму обеднения.
Рассмотренные выше характеристики МДП - транзисторов справедливы для случая, когда его подложка (П) соединена с истоком. Подложку можно также использовать в качестве дополнительного электрода, напряжение на котором управляет током в проводящем канале транзистора. В этом случае подложку называют нижним затвором. Механизм управления током оказывается совершенно аналогичным механизму действия затвора, а семейство характеристик Ic=f(Uси) при Uпи =const имеет тот же вид, что и характеристик при Uзп =const.
Основными параметрами полевых транзисторов является: крупизна характеристики S, коэффициент усиления m и внутреннее сопротивление Ri. Крутизной характеристики полевого транзистора называют отношение изменения тока стока к вызвавшему его изменению напряжения на затворе при Ucи =const:
S = ¶ Ic ¤¶ Uзи
Коэффициент усиления m полевого транзистора называют отношение изменения напряжения стока и вызвавшему его изменению напряжения на затворе при Ic =const
m = ¶ Ucи / ¶ Uзи
Внутренним сопротивлением R 4i 0 полевого транзистора называют отношение изменения напряжения стока к соответствующему изменению тока стока при U 4зи 0=const:
Ri = ¶ Ucи / ¶ Ic
Коэффициент усиления, кривизна характеристики и внутреннее сопротивление полевого транзистора связаны между собой соотношением:
m = S*Ri
Рабочей областью полевых транзисторов является область динамического равновесия, в которой S = 0.3 - 3 мА/В, а Ri - составляет несколько мегаом. Важнейшими особенностями полевых транзисторов является их очень высокие входное сопротивление (до 1015 Ом) и граничная частота (до 1 ГГц). С конструктивной точки зрения полевые транзисторы, особенно МДП - транзисторы, являются весьма прогрессивными активными элементами.