|
УСИЛИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТА МОП-ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ С
ОБЩИМ СТОКОМ
Х.К.Арипов (профессор, ТУИТ им. Мухаммада аль-Хоразмий)
Ш.Т.Тошматов (докторант, ТУИТ им. Мухаммада аль-Хоразмий)
В работе приводятся результаты теоретических и экспериментальных
исследований усилительных свойств МОП-транзистора в схеме с общим
стоком. Констатируется принципиальное отличие входных и выходных
58
характеристик в схеме с общим стоком от аналогичных характеристик в
схеме общим истоком.
Как
известно
[1],
крутизна
статической
истоко-затворной
характеристики S является одним из основных дифференциальных
параметров МОП-транзистора. Крутизна реального МОП-транзистора равна
𝑆 = −
𝐵
2𝛼
(𝑈
СИ
− 𝑈
ЗИ пор
− 𝑈
ЗС
)
{1 + g [𝑈
СИ
−
3
4𝛼
(𝑈
СИ
− 𝑈
ЗИ пор
− 𝑈
ЗС
)]}.
(1)
Крутизна идеализированного МОП-транзистора равна
𝑆 = −
𝐵
2𝛼
[(𝑈
СИ
− 𝑈
ЗС
) − 𝑈
ЗИ пор
]. (2)
Крутизна имеет отрицательный знак и возрастает линейно с ростом
напряжения затвор-исток
𝑈
ЗИ
. На рисунке 1а приведена зависимость
крутизны МОП-транзистора IRF9640 в схеме с общим стоком (ОС) от тока
истока. Численные значения крутизны при изменении тока стока ∆
𝐼
С
= 10 А
лежат в пределах от 0,5 до 6,5 А⁄В и зависят от изменения значений
напряжения исток-сток ∆
𝑈
ИС
= 40 В.
На основе истоковой характеристики определяется второй важный
параметр МОП-транзистора – дифференциальное или внутреннее
сопротивление
𝑅
𝑖
. Внутреннее сопротивление равно
𝑅
𝑖
=
2𝛼
𝐵(𝑈
СИ
− 𝑈
ЗИ
− 𝑈
ЗИ пор
) {1 + g [𝑈
СИ
−
1
4𝛼
(𝑈
СИ
− 𝑈
ЗИ
− 𝑈
ЗИ пор
)]}
. (3)
Внутреннее сопротивление идеализированного МОП-транзистора равно
𝑅
𝑖
=
2
𝐵(𝑈
СИ
− 𝑈
ЗИ пор
− 𝑈
ЗС
)
. (4)
На рисунке 1б приведена зависимость внутреннего сопротивления
МОП-транзистора IRF9640 в схеме с ОС от тока истока в диапазоне
изменения ∆
𝐼
𝐾
= 9 А. Численные значения внутреннего сопротивления лежат
в пределах от 0,15 до 0,3 Ом и слабо зависят от изменения значений
напряжения затвор-сток ∆
𝑈
ЗС
= 40 В.
а)
б)
59
в)
Рисунок 1. Зависимости дифференциальных параметров МОП-транзистора с
индуцированным p-каналом IRF9640 в схеме с общим стоком : крутизны сток-затворной
характеристики (а) и внутреннего сопротивления от тока стока(б), а также статического
коэффициента усиления μ от напряжения U
ИС
, U
ЗС
и тока I
С
(в).
Если на основе семейства сток-затворных или семейства стоковых
характеристик построить характеристики прямой передачи по напряжению,
то по ним можно определить третий важный параметр-статический
коэффициент усиления
𝜇
. Оценить
𝜇
можно, продифференцировав (3)
𝜇 = 1 −
(𝑈
СИ
− 𝑈
ЗС
− 𝑈
ЗИ пор
)
2𝛼(1 + g𝑈
СИ
) − (𝑈
СИ
− 𝑈
ЗС
− 𝑈
ЗИ пор
)
. (5)
Заметим, что
𝜇 = 𝑆 ∙ 𝑅
𝑖
. (6)
На рисунке 1в приведена зависимость статического коэффициента
усиления МОП-транзистора IRF9640 в схеме с ОС от тока истока в диапазоне
изменения напряжения затвор-сток ∆
𝑈
ЗС
= 45 В. Численные значения
статического усиления от напряжения затвор-сток при фиксированных
значениях коэффициента усиления лежат в пределах от 0,9915 до 0,9985 и
зависят от изменения значений тока истока ∆
𝐼
И
= 4 А.
Таким образом:
-крутизна
МОП-транзистора в режиме малого сигнала имеет
отрицательный знак и возрастает как корень квадратный из действующего
напряжения. Например, для МОП-транзистора IRF9640, численные значения
крутизны при изменении тока стока ∆
𝐼
С
= 10 А лежат в пределах от 0,5 до 6,5
А⁄В и зависят от изменения значений напряжения исток-сток ∆
𝑈
ИС
= 40 В;
-дифференциальное
внутреннее сопротивление уменьшается как
обратный корень квадратный от действующего напряжения. Например, для
МОП-транзистора IRF9640, численные значения внутреннего сопротивления
лежат в пределах от 0,15 до 0,3 Ом и слабо зависят от изменения значений
напряжения затвор-сток ∆
𝑈
ЗС
= 40 В;
-статический
коэффициент усиления монотонно изменяется и
лимитирован величиной
𝜇
ос
≤ 1. Например, для МОП-транзистора IRF9640,
численные значения статического коэффициента усиления лежат в пределах
от 0,9915 до 0,9985 и зависят от изменения значений тока истока ∆
𝐼
И
= 4 А.
Литература
1.
И.С. Андреев, Х.К. Арипов, А.М. Абдуллаев, Ж.Т. Махсудов, Ш.Б.
Рахматов, Ш.Т. Тошматов. Полупроводниковые приборы многослойной структуры:
транзисторы и тиристоры. Монография.–T.: «Aloqachi», 2019, 276 стр.
60
Do'stlaringiz bilan baham: |
