47156 Laboratorium Elektroniki cz I 3

82

3) stan nasycenia: IUq_S I < |U_P I, I Uds I > lUDsat I (inna nazwa - zakres pentodowy),

4) stan powielania lawinowego: IU_Gs I < ll)_p I, IU_Ds I£ |U_Ds_max I.

Analityczna postać równań admitancyjnych zależy od rozkładu koncentracji i domieszek w kanale. W dalszej części rozważań zamieszczono dwie podstawowe wersje tych równań dla rozkładów równomiernego i szpilkowego.

Charakterystyki wyjściowe

Rodzina charakterystyk wyjściowych została przedstawiona na rys. 4.1. Pole charakterystyk wyjściowych można podzielić na dwa obszary pracy. W obszarze pracy w stanie nienasyconym następuje nieliniowy wzrost prądu J_G spowodowany wzrostem napięcia drenu Uqs względem źródła. Parametrem tego procesu jest wartość napięcia bramki Ugs- Zjawisko to opisano teoretycznie za pomocą równań (4.1) dla równomiernego rozkładu koncentracji domieszek w kanale oraz (4.2) dla rozkładu szpilkowego:

PN FET kanał,,n"

IJr.c = n V

8

16

2U 32 [V]

10

o

Rys. 4.1. Charakterystyki wyjściowe tranzystora potowego typun PN FET o kanale typu n

(4.1)

(4.2)

gdzie: Goso * konduktancja kanału całkowicie otwartego (Ugs = 0), k’ - parametr materiałowo-konstrukcyjny,

U_p - napięcie odcięcia,

cp_B • napięcie dyfuzyjne bramka - kanał (cpe * 0,7 V dla Si w temp. 25°C).

Dla początkowej części tego obszaru, gdy spełniony jest warunek 0<Uds « Uosat, zależności te mają charakter liniowy, co jest wykorzystywane do pracy tranzystora PN FET jako liniowego rezystora o wartości sterowanej napięciem. Wówczas więc:

*D “ ^GDSO

1 r /

U_DS    (4.3)

W miarę dalszego wzrostu napięcia U_Ds zależność l_D = f(U₀s) jest coraz bardziej nieliniowa, aż z chwilą zrównania się z napięciem nasycenia U_DSat wartość prądu przestaje zależeć od wartości napięcia Uds> przyjmując stałą wartość losat nazywaną prądem nasycenia. Równania (4.1) i (4.2) przyjmują odpowiednio postacie:

^Dsat ~ ^DSS

/

^Dsat ” ^DSS

1-

u.

U_GS

\2

U

1-3^01 + 2

/	3/2]
Ugs
un
^v )

(4.4)

(4.5)

gdzie: l_DSs - wartość prądu nasycenia dla Ugs = 0.

Występujący w tych równaniach prąd bss rna wartość zależną od rozkładu domieszek w obszarze kanału i można go określić z następujących zależności: (4.6) dla rozkładu równomiernego i (4.7) dla rozkładu szpilkowego:

(4.6)

(4.7)

_T _ g_dsou_p

^ads ~    3

_T _ G_DS0U_p ^adss - r-

W rzeczywistym tranzystorze wartość prądu b nieznacznie rośnie w zakresie napięć Uds ^ UDsat, co wowołane jest efektem skracania kanału pod wpływem wzrostu wartości napięcia Uds-

Do przedstawionych równań należy podstawić w przypadku kanału typu n - liczbową wartość napięcia U_Ds ze znakiem + i napięcia U_Gs ze znakiem natomiast