Параметры и свойства полевых транзисторов с изолированным затвором
Основным параметром полевого транзистора с изолированным затвором, отражающим его усилительные свойства, является крутизна характеристики. Крутизна характеристики передачи при низкой частоте, соответствующая крутой части выходных статических характеристик, может быть определена по формуле
S = dI/dUЗИ│UСИ=const= (μpsCЗКb/l )UСИ. (55)
Для пологой части выходных статических характеристик крутизна характеристики передачи находиться следующим образом:
S'= (μpsCЗКb/ l) (UЗИ- UЗИ ПОР). (56)
где μps эффективная подвижность дырок в канале, CЗК- удельная емкость между затвором и каналом, b- ширина канала, l – длина канала.
Для увеличения крутизны характеристики исходный полупроводник должен обладать большей подвижностью носителей заряда. Транзистор с n-каналом имеет большее значение крутизны характеристики по сравнению с транзистором с p-каналом, так как подвижность электронов превышает обычно подвижность дырок.
Крутизна характеристики будет больше в полевых транзисторах с меньшей длиной канала. Нижний предел длины канала ограничен технологией изготовления. Обычно для изготовления полевых транзисторов с изолированным затвором применяют планарную технологию и метод фотолитографии, разрешающая способность которого не позволяет получать длину канала меньше 3-4 мкм.
Крутизну характеристики можно увеличить путем увеличения удельной емкости между затвором и каналом. Эта емкость определяется относительной диэлектрической проницаемостью и толщиной слоя диэлектрика под затвором. Использование диэлектрика с большей относительной диэлектрической проницаемостью приведет к увеличению крутизны характеристики, но одновременно увеличатся и паразитные емкости между затвором и стоком, что отрицательно повлияет на частотные свойства полевого транзистора. Уменьшение толщины слоя диэлектрика под затвором может также привести к недопустимому уменьшению пробивного напряжения этого слоя между затвором и стоком.
Физическая эквивалентная схема полевого транзистора с изолированным затвором аналогична физической эквивалентной схеме полевого транзистора с управляющим переходом.
Быстродействие полевых транзисторов с изолированным затвором определяется временем перезаряда распределенной емкости между затвором и каналом. Постоянные времени процесса перезарядки этой емкости при малом внешнем сопротивлении в цепи затвора ограничивают рабочий диапазон частот полевого транзистора с изолированным затвором частотами 10 ГГц, т.е. принципиально такие транзисторы могут работать приблизительно до тех же частот, что и биполярные транзисторы. Основной особенностью полевых транзисторов является очень большое входное сопротивление. Активная составляющая этого сопротивления может достигать 1015 Ом. Поэтому полевые транзисторы применяют в схемах, имеющих также большие сопротивления[9].