8. Полевой транзистор. Структура транзистора. Принцип работы. Граничная частота транзистора.

Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей, протекающим через проводящий канал, управляемый электрическим полем. Принцип действия ПT заключается в том, что при изменении напряжения на затворе меняются эффективная ширина пролетного канала и соответственно ток в цепи исток - сток.

Наиболее широкое применение на СВЧ находят ПТ с барьером Шоттки.

ПT относят к однополярным (униполярным) полупроводниковым приборам.

Граничная частота. СВЧ свойства транзистора характеризуются граничной частотой f_гр. Эта частота определяется временем пролета носителей через канал - τ_пр.

где L - длина канала;

Очевидно, что для получения высокочастотных приборов необходимо обеспечить малую длину канала и большую дрейфовую скорость насыщения.

Сокращая L, нужно одновременно уменьшать и глубину канала w_к (см. рис.5) так, чтобы выполнялось условие L/w_к > 1, в про­тивном случае затвор транзистора не сможет эффективно контроли­ровать движение электронов в канале

9. Эквивалентная схема биполярного транзистора на свч.

При работе транзистора в усилителе мощности эмиттерный переход может быть как в открытом, так и в закрытом состоянии, а коллекторный переход обычно закрыт.

В схеме закрытый эмиттерный переход моделируется барьерной емкостью С_э, а открытый - параллельным соединением диффузионной емкости C_диф и сопротивления рекомбинации R_β. Поскольку коллекторный переход закрыт, то его можно представить барьерной емкостью активной части коллекторного перехода С_ка (части, расположенной под эмиттером) и емкостью пассивной части коллекторного перехода С_кп.

Свойства транзистора как активного элемента учтены введением генератора коллекторного тока i_к, зависящего от мгновенного напряжения на эмиттерном переходе, которое является управляющим напряжением u_эп.

Сопротивления r_б, r_э, r_к учитывают потери в базе, эмиттере и коллекторе. L_б, L_э, L_к - индуктивности соответствующих выводов.

10. Эквивалентная схема полевого транзистора на свч.

В схеме содержатся следующие элементы:

• r_з - сопротивление потерь в металлическом контакте затвора;

• r_с, r_и - потери неуправляемых участков канала со стороны стока и истока;

• С_зи, С_сз - емкости обедненных областей со стороны истока и стока;

• R_кан- сопротивление управляемой части канала;

• С_ис - емкость между контактами сток-исток;

• I_c(u_у) - генератор тока стока i_c, величина которого зависит от управляющего напряжения U_у;

• G_c - выходная проводимость генератора тока стока;

• L_и, L_с, L_з – индуктивности выводов, истока, стока и затвора.

13. S-параметры транзисторов.

При расчете транзисторных линейных СВЧ устройств часто пользуются описанием транзистора в виде S-параметров.

Представим транзистор в виде четырехполюсника, к которому подключены две линии передачи с волновым сопротивлением ₀.

S₁₁, S₂₂ - коэффициенты отражения на входе и выходе четырехполюсника при согласованных нагрузках.

S₁₂, S₂₁ - прямой и обратный коэффициенты передачи волн напряжения при согласованных нагрузках.

S-параметры:

при U_2отр=0 или Z_н0 = _0,

при U_1пад=0 или Z_г = _0,

при U_1пад=0 или Z_г = _0,

при U_2отр=0 или Z_н0 = _0,

образующие волновую матрицу рассеяния

S-параметры транзистора позволяют определить такие важные характеристики, как коэффициенты отражения на входе и выходе, коэффициент усиления.