P1030352

284 M.Polowczyk. E.KJugmann - PRZYRZĄDY PÓŁPRZEWODNIKOWE

a)

b)

Rys.658. Typowa zależność Iranskonduktancji g_m od napięcia U_G2S (a) i pojemności ^CGI o od napięcia U_us (b)

Współczynnik

T -

^{,r aU}G2S    (6.202)

jest nazywany współczynnikiem pizcmiany lub mieszania.

Jeżeli równocześnie z wysterowaniem bramki G2 bramkę Gl steruje się napięciem, którego składowa harmoniczna ma pulsację (0<j, tj.

^UG1S " ^UG1S ⁺ U, '^{s,n W}S ¹    (6.203)

to prąd drenu ma m.in. składową o pulsacji różnicowej

o)_p - o>h - (Cg    (6.204)

Przy dostatecznie małych wartościach amplitud U_s i y_h składowa prądu o pulsacji Q)p ma amplitudę

5    ip-iwu.    ₍₆._20S)

Opisana przemiana częstotliwości może być realizowana w układzie micszacza na tetrodzic MOS przy niewielkim sprzężeniu pomiędzy obwodem sygnału (ussUgStatOgi) i obwodem heterodyny, bo przy sprzężeniu jedynie pojemnością C_Gj_G2

r _ ^CG1D1 ‘ ^CG2S2

⁰¹⁰² C_Gi_D1 + Cq2S2    (6.206)

co upraszcza praktyczną realizację tych obwodów.

£.2.3.2. Zabezpieczenie bramki przed elektrycznością statyczną

Jedną z przyczyn uszkodzeń przyrządów półprzewodnikowych jest ładunek elektrostatyczny, który gromadzi się na ciele operatorów sprzętu elektronicznego, monterów w czasie operacji montażowych itp.. Najbardziej podatnymi na te uszkodzenia spośród przyrządów półprzewodnikowych są właśnie tranzystory MOS.

Przy niefortunnym spływie ładunków elektrostatycznych z operatora na bramkę tranzystora MOS może dojść do powstania napięcia bramka-kanał (U_GK) przewyższającego napięcie przebicia dielektryka izolującego bramkę. Jeżeli na bramkę spłynie ładunek elektrostatyczny Qjg, to pojawi się napięcie

Qes

^U°^K’^cGK    (6.207)

gdzie: C_QK - pojemność bramka-kanał.

I tak, przy C_GK=1pF już ładunek Qns=10'^1OC spowoduje napięcie U_GK=100V. Doświadczalnie stwierdzono, że operatorzy mogą ładować się elektrostatycznie do tego stopnia, że na ich ciele może pojawić się potencjał nawet o 50kV wyższy od potencjału podłogi.

Zakładając, że pojemność ciała operatora względem podłogi jest równa lOOpF z łatwo cią można ustalić, że na ciele operatora może pojawić się ładunek sięgający nawet 5pC. Widać więc, że przepływ drobnej części tego ładunku może wywołać znaczne przepięcie w obwodzie bramka-kanał. Skutkiem takiego przepięcia może być przebicie, przy którym energia wyładowania może spowodować przetopienie metalowej bramki z warstwą dielektryka. Aby temu zapobiec, tranzystory MOS (zarówno tranzystory dyskretne, jak i tranzystory w stopniach wejściowych układów scalonych) często zabezpiecza się bocznikując obwód bramka-źródło elementem, którego napięcie przebicia jest znacznie mniejsze od napięcia przebicia bramki, a jednocześnie który jest w stanic rozpraszać w swojej objętości znaczną ilość ciepła. Przykładem mogą być dwubramkowc tranzystory Firmy Philips: BF960,964,966,980,981,982 oraz BFR84, w których obie bramki zostały zabezpieczone przed przebiciem przez dołączenie scalonych z tranzystorem dwóch połączonych z sobą katodami diod p-n o napięciu przebicia od 6 do 20V (rys.6.59).

Obwód zabezpieczenia bramki zmniejsza rezystancję wejściową tranzystora MOS.

Rys.6.59. Schemat zabezpieczenia bramek tranzystorów

dwubramkowych MOS

Gdy jednak rezystancja wejściowa nic jest najważniejszym parametrem tranzystora, to uzyskanie większej jego niezawodności kosztem rezystancji wejściowej jest procedurą opłacalną.