рассмотрим ПТ с p-n - переходом и биполярный транзистор, каждый с рабочим током 1 мА. Они включены как усилители с общим истоком (эмиттером), а сток (коллектор) через резистор 5 кОм подключен к источнику питания +10 В. Биполярный транзистор имеет rэ, равное 25 Ом. а следовательно, gm = 40 мСм и коэффициент усиления по напряжению - 200 (что можно получить прямым расчетом как - Rк/rэ). Типичный ПТ с p-n - переходом (например, 2N4220) имеет gm, порядка 2 мСм при токе стока 1 мА, давая коэффициент усиления по напряжению порядка - 10. Это сравнение выглядит обескураживающим. Малая gm дает также относительно высокое Zвых в схеме повторителя : ПТ с p-n - переходом имеет Zвых = 1/gm, что в данном случае эквивалентно 500 Ом (независимо от сопротивления источника сигнала); в сравнении с этим биполярный транзистор имеет Zвых = Rc/h21э + rэ = Rc/h21э + 1/gm, равное Rc/h21э + 25 Ом (при 1 мА). Для типичного бета-биполярного транзистора, скажем h21э = 100, и при разумных значениях сопротивления источника сигнала, скажем при Rc < 5 кОм, биполярный повторитель на порядок лучше (Zвых равно 25 - 75 Ом). Отметим, однако, что при Rc > 50 кОм повторитель на ПТ с p-n - переходом будет лучше.
Биполярный транзистор (уравнение Эберса - Молла):
Iк = Iс[ехр(Uбэ/Uт)- 1],
где Uт = kT/q = 25мВ. что дает gm = dIк dUбэ = Iк/Uт для коллекторного тока, большого в сравнении с током «утечки» Iс. Это уже знакомый нам результат - rэ(Ом) = 25/Iк(мА), поскольку gm = 1/rэ.
Ic ≈ exp(Uзи).
что, будучи экспоненциальным подобием уравнения Эберса-Молла, также дает пропорциональную зависимость крутизны от тока. Однако для наблюдающихся в реальности значений к (который зависит от геометрии ПТ, подвижности носителей и т. п.) крутизна ПТ несколько ниже, чем у биполярного транзистора, - около I/40 мВ для p- канального МОП - транзистора и около I/60 мВ для n- канального МОП - транзистора, тогда как у биполярных транзисторов она равна I/25 мВ. По мере увеличения тока ПТ входит в нормальную область «насыщения», где
Ic = k(Uзи - Uт)2.
что дает gm = 2(kIс)1/2. Это означает, что крутизна растет пропорционально лишь корню квадратному из Ic и становится намного меньше крутизны биполярного транзистора при тех же значениях рабочего тока . Увеличение постоянной к в предыдущих уравнениях (за счет увеличения отношения ширины канала к его длине) увеличивает крутизну (и ток стока при данном значении Uзи) в надпороговой области, но все равно крутизна остается меньше, чем у биполярного транзистора при том же токе.
Без сомнения есть замечательные экземпляры Полевых транзисторов с замечательными параметрами для аудио аппаратуры. Но в основном наши "любители" ставят в свои агрегаты ключевые ПТ, для которых справедливо все вышесказанное.
|
