Полевые транзисторы - Малосигнальные параметрыТвердотельная электроника. Учебное пособие.
6.4. Малосигнальные параметры
Для МДП-транзистора характерны следующие малосигнальные параметры: крутизна характеристики S, внутреннее сопротивление Ri, коэффициент усиления μ. Крутизна переходной характеристики S определяется как
(6.19)и характеризуется изменением тока стока при единичном увеличении напряжения на затворе при постоянном напряжении на стоке.
Внутреннее сопротивление Ri определяется как
(6.20)и характеризует изменение напряжения в выходной цепи, необходимое для единичного увеличения тока стока при неизменном напряжении на затворе.
Коэффициент усиления μ определяется как
(6.21)и характеризуется изменением напряжения в выходной цепи при единичном изменении напряжения во входной и неизменном токе стока. Очевидно, что в области плавного канала крутизна S и дифференциальное сопротивление Ri будут иметь значения:
(6.22)При этом коэффициент усиления μ, равный их произведению, всегда меньше единицы:
Таким образом, необходимо отметить, что полевой МДП-транзистор как усилитель не может быть использован в области плавного канала.
Сравним дифференциальное сопротивление Ri и омическое сопротивление R0, равное Ri = VDS/IDS в области плавного канала. Величина R0 равна: 
.
Отметим, что дифференциальное сопротивление транзистора в области Ri совпадает с сопротивлением R0 канала МДП-транзистора по постоянному току. Поэтому МДП-транзистор в области плавного канала можно использовать как линейный резистор с сопротивлением R0. При этом величина сопротивления невелика, составляет сотни Ом и легко регулируется напряжением.
Рассмотрим напряжения для малосигнальных параметров в области отсечки. Из (6.12) и (6.19) следует, что крутизна МДП-транзистора
Из (6.23) следует, что крутизна характеристики определяется выбором рабочей точки и конструктивно-технологическими параметрами транзистора.
Величина в получила название "удельная крутизна" и не зависит от выбора рабочей точки. Для увеличения крутизны характеристики необходимо: уменьшать длину канала L и увеличивать его ширину W; уменьшать толщину подзатворного диэлектрика dox или использовать диэлектрики с высоким значением диэлектрической проницаемости εox; использовать для подложки полупроводники с высокой подвижностью μn свободных носителей заряда; увеличивать напряжение на затворе VDS транзистора.
Динамическое сопротивление Ri в области отсечки, как следует из (6.12) и (6.20), стремится к бесконечности: Ri → ∞, поскольку ток стока от напряжения на стоке не зависит. Однако эффект модуляции длины канала, как было показано, обуславливает зависимость тока стока IDS от напряжения на стоке VDS в виде (6.16). С учетом модуляции длины канала величина дифференциального сопротивления Ri будет равна:
Коэффициент усиления μ в области отсечки больше единицы, его величина равна:
(6.24)Для типичных параметров МОП-транзисторов
Получаем омическое сопротивление в области плавного канала Ri = R0 = 125 Ом. Величины дифференциального сопротивления Ri и усиления μ в области отсечки будут соответственно равны: Ri = 5 кОм, μ = 40.
Аналогично величине крутизны характеристики по затвору S можно ввести величину крутизны переходной характеристики S' по подложке, поскольку напряжение канал-подложка также влияет на ток стока.
(6.25)Подставляя (6.12) в (6.25), получаем:
(6.26)Соотношение (6.26) с учетом (6.8) и (6.17) позволяет получить в явном виде выражение для крутизны передаточных характеристик МДП транзистора по подложке S'. Однако поскольку в реальных случаях dVT/dVSS < 1, крутизна по подложке S' ниже крутизны по затвору S.
Copyright © 2003-2008 Авторы
| Ваш комментарий к статье | ||||
