Выходная ВАХ и параметры реального ПТУП

Параболическая аппроксимация (31) для сток - затворной характеристики ПТУП в области насыщения оказывается приемлемой для большинства инженерных расчетов. С ее помощью по определению крутизны находим

. (33)

Рис.10. Теоретические ВАХ полевых транзисторов с управляющим p-n переходом. Штриховые линии показывают ход кривых, описываемых формулой (5.3…). Штрихпунктирная линия делит выходные ВАХ на крутые и пологие части.

Знак минус показывает, что ток стока уменьшается при увеличении абсолютной величины управляющего напряжения. Крутизна падает с ростом напряжения на затворе и достигает максимума при U_ЗИ =0. Опуская знак минус и используя выражение (29) для , получим

. (34)

Если U_{ЗИ ОТС}>>Ф_i , то согласно (15) R₀≈ и формулу (34) можно представить в виде

(35)

показывающей зависимость крутизны от конструктивных параметров транзистора. Для получения высокой крутизны начальное сопротивление канала должно быть небольшим. Но чтобы ПТ не потерял управляемость, начальная толщина канала должна допускать его перекрывания, а потому металлургическая толщина канала h не может быть существенно увеличена. Следовательно, необходимо иметь по возможности большее отношение ширины канала к его длине, т.е. канал должен быть коротким и широким. Сокращение длины канала – одна из основных проблем технологии полевых транзисторов.

Когда стоковое напряжение становится больше U_{СИ НАС}, ток стока реального ПТ не остается постоянным, как принято при выводе формул (30) и (31), а слегка возрастает. Это объясняется уменьшением длины необеденного канала (до L^'=L-∆L) и соответствующим уменьшением его сопротивления. Рост тока стока в пологой части ВАХ можно учесть, дополняя уравнения (30) и (31) слагаемым, пропорциональным разности

(U_СИ – U_{СИ НАС}).

. (36)

Легко видеть, что формула (36) согласуется с определениями выходной проводимости и внутреннего сопротивления транзистора, принятыми в 1.1.4.

Малый наклон пологой части ВАХ характерен для ПТ с длинным каналом (L мкм). В приборах с коротким каналом эффекты, связанные с модуляцией длины канала, проявляются гораздо заметнее, и могут наблюдаться значительные отклонения от рассмотренной простейшей теоретической модели полевого транзистора с p-n затвором.