Частотные свойства полевых транзисторов определяются постоянной времени RC-цепи затвора. Поскольку входная емкость у транзисторов с p-n-переходом велика, их применение в усилительных каскадах с большим входным сопротивлением возможно в диапазоне частот, не превышающих сотен кГц – единиц МГц.

При работе в переключающих схемах скорость переключения полностью определяется постоянной времени RC-цепи затвора. У полевых транзисторов с изолированным затвором входная емкость значительно меньше, поэтому их частотные свойства намного лучше, чем у ПТ с p-n-переходом. Граничная частота определяется по формуле fгр≈159S/С_зu, где S-крутизна хар-ки ПТ, С_зu – емкость при коротком замыкании по переменному току выходной цепи.

9.8 Электрические модели полевых транзисторов статическая модель

М одель для транзистора с n-каналом показана на рис. 9.8.

Диоды Д_uз и Д_сз представляют собой модель затвор-исток и затвор-сток, и включены в обратном направлении. Резисторы R_u и R_с учитывают последовательные сопротивления от вывода истока до начала канала и от конца канала до вывода стока. Генератор тока I_с отображает ток стока.

Влияние сопротивлений R_u и R_с проявляется в том, что на них проис­ходит падение напряжения I_сR_н и I_сR_с в цепи сток-исток, что приводит к снижению крутизны транзистора в области крутых участков выходных характеристик.

В области насыщения большое влияние оказывает сопротивления R_u, оно снижает значение крутизны по сравнению со случаем, когда R_u = 0. Влияние же R_c сводится к некоторому увеличению напряжения насыщения.

9.9 Нелинейная динамическая модель Полевого Транзистора с управляющим p-n-переходом

Н а рис. 9.9 показана динамическая модель для большого сигнала в случае n-канального ПТ. От статической модели она отличается конденсаторами С_uз и С_сз, учитывающими барьерные емкости переходов (Д_uз и Д_сз), имеющих обратное включение. Значения емкостей определяются мгновенным значением напряжения на переходах (диодах). Последовательно с конденсаторами С_uз и С_сз, включены резисторы R_к' и R_к". Реально цепи затвора и канала представляют собой распределенную RC цепь из емкости затвора на канале и сопротивления канала. Для упрощения распределенную цепь заменяют двумя простыми цепями с фиксированными параметрами: одна состоит из последовательно соединенных емкости С_из, называемой емкостью затвор-исток, и резистора Rк', а вторая из емкости С_cз (емкость затвор-исток) и резистора R_к". Сумма С_uз + С_сз полной емкости затвора относительно канала. Значения R_к' и R_к" приближенно связываются с полным

сопротивлением канала R_к' или находятся

экспериментально. В рабочих режимах эти сопротивления составляют единицы-десятки Ом. Ток генератора I_c в статической и нелинейной динамической моделях достаточно сложно зависят от напряжений U_зu и U_сu. Однако I_c можно представить как сумму двух встречных токов I₁ и I₂ (рис.б) каждый из которых определяется только одним напряжением.

U = Uсз + Uзи

Можно записать:

Ic = I₁ (Ucз) – I₂ (Uзu); где I₁ = I₀ (1-Ucз/U₀)² I₂ = I₀ (1-Uuз/U₀)².

При U зu = 0 I_Снас =I0 , UЗUотс ≈ U0 = qNдd²/2εε0, где

q-заряд электричества, Nд концентрация доноров, а- толщина образца, ε,ε₀- диэлектрическая проницаемость вакуума и относительная диэлектрическая проницаемость.

9.10 Малосигнальная модель полевого транзистора с управляющим p-n-переходом

На рис.9.10 показана схема для канала n-типа. Схему можно получить из нелинейной модели (для большого сигнала). При малом сигнале диоды заменяются дифференциальными сопротивлениями rзu и rзc. При обратном напряжении на диодах эти сопротивления очень велики. Значения емкостей С_uз и С_сз в этой схеме постоянны и определяются выбранными рабочими напряжениями U_зu и U_сu. Зависимый генератор в случае малой амплитуды переменного тока можно представить I_с=SU_зи , где (1) S – комплексная (частотозависимая ) крутизна. В управлении током канала участвует не весь входной сигнал U_зи. Управление осуществляется напряжением U_зи имеющимся на емкости C_зи. При этом:

U ' _зи = U_зи - I _сR _u .

Если пренебречь шунтирующим действием большого сопротивления r_зи , то

.