Оценка параметров канала

Выделим рабочий участок канала и произведем расчет его толщины //к при условии Uc = 0, С/ц 0 (рис. 1, а). Воспользовавшись формулой (2) из нара/рафа 5.2, находим:

где h — толщина полупроводниковой пластинки, легированной донорной примесью (рис. 1 , а)‘, U_K — контактное напряжение;

Из (1) следует, что всегда можно подобрать такое отрицательное напряжение на затворе = Uq, при котором произойдет полное перекрытие кана;

лаЛ_к = А- */ = Ои ток канала /_к окажется равным нулю (рис. 1,б). Полагая в (1) /?_к ⁼ 0, находим напряжение отсечки тока стока:

Если Щ «U_K ~ 0,5 В, го Uq «h²/a_n, откуда.

На основании равенств (1) и (2) при |?/₀| «U_K получаем:

Так как управление сечением канала (и соответственно током /_к) производится обратно включенным р-л-переходом, сопротивление участка затвор — исток оказывается очень большим. Оно соответствует сопротивлению полупроводникового диода, включенного в обратном направлении.

При прямом включении управляющего р-л-перехода (U₃ > 0) возникает относительно большой прямой ток затвора и сопротивление участка затвор — исток резко уменьшается, поэтому такое включение не используется.

Проводимость канала полевого транзистора в зависимости от величины U₃ < 0 при Uc ~ 0 определяется следующим соотношением:

где Gko — проводимость канала при U₃ = 0.

Особенности рабочего режима. В рабочем режиме (U_c* 0) по каналу протекает ток /_к (рис. 2, я). Из-за конечного значения сопротивления отдельных участков полупроводника л-типа потенциалы различных поперечных сечений канала будут неодинаковыми. Потенциал U_x, распределенный вдоль канала, возрастает по определенному закону от U_c = Ux= о = 0 в сечении истока (* = 0) до Uc в сечении стока. Обратное (отрицательное) напряжение р-л-перехода, равное U_p-_n = U₃ — U_x, также возрастает в направлении стока, а это вызывает соответствующее увеличение толщины запирающего слоя и сужение сечения канала. Наибольшим сечение канала будет возле истока, где U_p-_n = U₃, и наименьшим — возле стока, где обратное напряжение р-л-перехода равно U_P= U₃— Uq (следует иметь в виду, что U₃< 0).

Если увеличивать напряжение стока U_c, то это вызовет увеличение тока /_к и напряжение U₃-Uc может достичь напряжения отсечки, а это означает, что в сечении возле стока должно произойти перекрытие канала (рис. 2,6). На самом деле полного перекрытия канала не происходит, так как возрастающий ток /_к, создающий падение напряжения вдоль канала, не может запереть сам себя (при /_к= 0 ликвидируется причина, вызывающая само перекрытие). Реально в самом узком месте возле стока ос;

тается некоторое малое (отличное от нуля) сечение канала /?_к нас, которое сохраняется и при дальнейшем увеличении напряжения Uc• В результате происходит не отсечка тока, а его ограничение /_к = const, т. е. ток канала становится практически независимым от Uq. Такой процесс называется насыщением, а напряжение, при котором он возникает — напряжением насыщения ?/_с.н, которое определяется из условия ?/_э — ?/_С-н = Uq.

Рис. 2. Особенности канала в рабочем режиме.

Проводимость и ток насыщения канала определяются следующими соотношениями: G_K = G_k0 (1 — Uj/Uo), /_к._н ⁼ 0,5 G_K (Uq — Щ).