Поэтому на схеме для тока генератора надо было бы записать, что

I_с=S 'U_зи '

А в выражении (1) .

Модуль крутизны

,

где характеристическая частота

fs= 1/2π(R_u + R_к)С_зu

называется предельной частотой полевого транзистора.

Расчет показывает, что постоянная времени (R_u + R_к)С_зu приблизительно равна времени пролета носителей tпр в канале. Поэтому при R_к>R_u fs= 1/2π tпр . tпр=L²/µUcu.

Поэтому предельная частота fs тем выше, чем меньше длина канала L, больше подвижность носителей и выше напряжение между стоком и истоком (µ – коэфф. усиления по напряжению). Приведенное выше справедливо и для ПТ с управляющим переходом типа металл-полупроводник.

9.11 Нелинейная динамическая модель мдп-транзистора

Д инамическая модель для большого сигнала МДП-транзистора с каналами n-типа показана на рис. 9.11. Эта схема отличается от нелинейной модели для ПТ с управляющим переходом тем, что диоды присоединены не к затвору, а к подложке. Схема применима для МДП-транзисторов как с индуцированным, так и встроенным каналом. Конденсаторы С_uп и С_сп представляют емкости исток-подложка и сток-подложка. Подключаются они через сопротивления R_uп и R_сп, которые могут быть при необходимости пересчитаны в сопротивления, шунтирующие емкости. Сопротивления R_uп и R_сп учитывают амические сопротивления между границей обедненного слоя на его краях и контактом П подложки.

9.12 Малосигнальная модель мдп транзистора.

Малосигнальная эквивалентная схема показана на рис. 9.12. Штриховыми линиями изображены элементы МДП структуры, что наглядно поясняет связь параметров эквивалентной схемы с этими элементами.

Из четырех конденсаторов, показанных на рис. 9.12 , только С_uз и С_сз непосредственно связаны с МДП-структурой. Быстродействие, определяемое перезарядом этих конденсаторов, принципиально связано со временем пролета через канал. Емкости С_uз и С_сз зависят от напряжений. Если U_с мало, то С_uз = С_сз. Когда МДП-транзистор входит в режим насыщения, принимают С_uз =2/3СокWL, а С_сз=0. Еще два конденсатора включены между подложкой и стоком С_uп и отображают барьерные емкости объединенных областей соответствующих обратновключенных p-n-переходов (Сок-емкость окисла, W-ширина канала).

Генератор тока учитывает влияние переменного напряжения затвора на амплитуду переменного тока стока, а резистор rcu – дифференциальное сопротивление цепи сток-исток (rcu=dUcu/dIc ).

13. Шумы Полевых Транзисторов

1. Шумы пт с управляющим p-n-переходом:

а) Тепловой шум канала. Канал представляет собой резистивную область, и поэтому в нем генерируется тепловой шум. Расчет его интенсивности осложняется тем, что сечение канала изменяется по продольной координате и зависит от режима работы транзистора.

Средний квадрат шумового тока можно выразить следующим соотношением

i²_шк=4кТ2S_нас/3.

б) Шум тока утечки затвора. Поскольку p-n-переход включен в обратном направлении, в цепи затвора протекает обратный ток I_з(ток утечки). Этот ток содержит дробовой шум, средний квадрат которого определяется следующим образом

Iшз =2qI_зΔf.

в) Индуцированный шум затвора. Тепловой шум канала вызывает локальные флуктуации заряда, а, следовательно, и потенциал относительно затвора. Это приводит к появлению шумового емкостного тока в цепи затвора. Средний квадрат этого тока оценивается формулой:

,

где С_зи -емкость затвор-исток. Несмотря на тепловое происхождение этой составляющей шумового тока затвора, ее интенсивность зависит от частоты, возрастая с ее увеличением из-за роста емкостной проводимости С_зи. Естественно, что тепловой шум канала и индуцированный шум затвора коррелированы.

г) Генерационно - рекомбинированный шум. На низких частотах в токе стока проявляются частотно-зависимые составляющие, обусловленные Генерационно – рекомбинированными процессами с участием ловушек. Флуктуации их суммарного заряда, модулируя ширину канала, вызывают дополнительный шум тока стока.

д) 1/f шум. В транзисторах с управляющим p-n-переходом выражен слабо, в арсенидо-галиевых транзисторов с барьером Шотки 1/f шум практически отсутствует.