становится не зависимым от параметров транзисторов и определяется с помощью приближенного выражения:

А. (6ЛЗ)

В реальных схемах усилителей может быть получено усиление порядка 10-20.

При i?2 = 0 коэффициент усиления равен единице. Такие усилители используются для согласования сопротивлений или для развязки каскадов усилителей. Эффективное значение сопротивления в цепи истока равно BxRu где В - статический коэффициент усиления биполярного транзистора. Определим в качестве примера коэффициент усиления схемы на фиг. 6.13.

Пусть заданы следующие параметры: крутизна МОП-транзистора gm= \000 мкмо; Ri = 1000 ож; В для биполярного транзистора = 100. Записывая уравнение (6.7) в виде

(6.14)

1/т + /?и

100-1 ком 200 QQ

1000 ом+100-1 ком ~ 101

Полученный результат подтверждает правильность приближенного выражения (6.13). Очевидно, подстраивая сопротивление резистора /?2, можно величину коэффициента усиления сделать как угодно близкой к единице. Частотные свойства усилителя могут быть улучшены путем включения между входом и выходом небольшого подстроечного конденсатора Со. с, который образует цепь положительной обратной связи и компенсирует шунтирующее действие входной паразитной емкости. Так как ток в цепи затвора отсутствует, то входное сопротивление усилителя может быть сделано чрезвычайно большим за счет увеличения /?см до 100 Мом и выше. Хорошая стабильность рабочей точки усилителя обеспечивается двумя элементами отрицательной обратной связи: эффективным сопротивлением в цепи истока RiB и сопротивлением смещения /?см-

4. Парафазный усилитель. Часто необходимо разде-1ить сигнал на две составляющие, равные по амплитуде

и сдвинутые на 180° друг относительно друга. Полевые транзисторы хорошо подходят для этой цели, значитечь-но лучше, чем биполярные. Схема парафазного усилителя показана на рис. 6.14. Токи, протекающие через сопротивления Ru и /?с, равны, поэтому при равных сопротивлениях коэффициенты усиления в двух выходных

\8biso3 на истоке

%5 мш/ш 6

Рис. 6.14. Парафазный усилитель, а - электрическая схема, б - осциллограммы входного и выходных сигналов.

точках равны. В случае применения биполярных транзисторов ток эмиттера всегда несколько отличен от тока коллектора, поэтому при равных сопротивлениях сигналы на выходах несколько отличаются друг от друга. Из уравнения (6.7) можно определить коэффициент усиления на истоке

л -

(исток)

(6.15)

Соответственно из (6.4) определяем коэффициент усиления на стоке

1 - - ~ Sm

(сток)

(6.16)

При Ru=Rc = Rh получаем одно общее выражение

=±Л (6.17)

где

1 +gmRH

На рис. 6.14,6 показаны осциллограммы входного и выходного сигналов парафазного усилителя.

ЛИТЕРАТУРА!)

1. Wallmark J. Т., The Field-effect Transistor -А Review, RCA Rev., pp. 641-660 (Dec. 1963).

2. F i s с h e г W., Equivalent Circuit and Gain of MOS Field Effect Transistors, Solid-state Electron., 9, 71-81 (1966)

3. L u к e s Z., Characteristics of the Metal-oxide-semiconductor Transistor in the Common-gate Electrode Arrangement, Solid-state Electron. 9, 21-27 (1966).

4. Parmer W. F., Four Ways to Pair Field-effect and Conventional Transistors, Electron, Design, pp. 44-47 (Aug. 16, 1962).

5. Crawford В., Complementary Two-stage Amplifiers, Electro-technoL, pp. 47-53 (May 1964).

6. Blaser L., Dual MOSFET Simplifies FM Multiplex Decoder, Electron. Design, pp. 78-79 (March 1, 1966).

7. F r e s h о u r S. G., Capacitively Tuned FET and MOS Oscillators, Solid State Design, pp. 28-32 (Dec. 1965).

8*. L u e 11 g e n a u G. G., Barns S. H., Designing with Low-noise MOSFETs: A Little Different but No Harder, Electronics, pp. 53-57 (Dec. 14, 1964).

9 P h a 1 a n J. M., MOSFETs Give Long Time-constant Ramps, EEE, p. 46, Apr. 1966.

10. Seashore C. R., FET Audio Signal Mixer Exhibits Linearity, Isolation, Electron. Design, p. 242 (March 15. 1966).

11. Skopal Т., MOSFET Circuit Stores Input Voltage Peaks as D. C, Electron. Design, p. 76 (Febr. 1, 1966).

12 White M. H., A Voltage-controlled MOSFET Integrator, Proe. IEEE, Correspondence, pp. 421-422 (March 1966).

I) Статья, отмеченная звездочкой, оп\бликована в русском переводе в журнале Электроника (Electronics), -Прим. ред.

ПРИЛОЖЕНИЕ I

п-тип

. р-тип

4 6 8 qis

4 6 8 jglB

е 8,0

Концентрация принеси, атон/ см

Рис П1. Зависимости удельного сопротивления кремния от концемтрации примеси (из статьи Irvin J С. fJ;y.j;l Bulk Silicon and of Diffused Layers in Silicon. Bell System Tech. 41. pp. 387-410, 1962).

ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - площадь;

Аи - коэффициент усиления по напряжению; р - коэффициент усиления, рассчитываемый на основе постоянных прибора [уравнение (2.15)]; положителен для приборов с /?-каналом, отрицателен для приборов с п-каналом; Ро-начальное, низковольтное значение коэффициента усиления; Р/?-Рупр/Рн [уравнения (59) и (5.10)]; Со-емкость затвора при наличии слоя окисла над каналом; Со=Л(8и и);

- энергетический уровень, соответствующий дну зоны проводимости;

Ер - уровень Ферми;

- энергетический уровень, соответствующий уровню Ферми в собственном полупроводнике;

Е - энергетический уровень, соответствующий потолку валентной зоны;

8 - диэлектрическая проницасхмость изолятора-окисла; предполагается равной 7з пф/см;

е„ - диэлектрическая проницаемость полупроводника-кремния; предполагается равной 1 пф/см; g н.. - крутизна в пологой области характеристик;

- крутизна в крутой области характеристик; gnt - крутизнам (d/c/dUs) \и^;

п - крутизна характеристики при управлении по подложке;

й' /vnp--крутизна характеристики управляющего транзистора;

тн - крутизна характеристики нагрузочного транзистора;

gmo-крутизна характеристики при /с. нас для транзистора со встроенным каналом; ИС- интегральная схема;

/с -ток стока во внешней цепи; с. о -ток стока в точке перекрытия канала;

/к - плотность тока в канале;

L-L-Lr-

/г - постоянная Больцмана;

постоянная [уравнение (2.24)], положительна для уО-канала и отрицательна для п-канала; эффективная длина канала (в направлении тока);

расстояние от точки перекрытия канала до стока;

полная длина канала, измеряемая от истока до стока;

нормализованное напряжение [уравнение (4.10)];

функция Ферми; величина, характеризующая отклонение уровня Ферми от середины запрещенной зоны собственного полупроводника (при измерении в его объеме); выражается в вольтах [уравнение (2.25)]; поверхностный потенциал; величина, характеризующая искривление уровня Ферми собственного полупроводника относительно середины запрещенной зоны в объеме этого полупроводника; предполагается равным нулю в случае плоских зон (рис. 2Л,д)\ -заряд электрона 1,6-10 /с; Qh -заряд на единицу площади в области накопления заряда у поверхности кремния; Qk -заряд на единицу площади канала; Qh - заряд на единицу площади инверсионного слоя;

Qg-заряд на единицу площади затвора; Q - заряд на единицу площади обедненного слоя; Qn. с - действующий заряд, см. п. 9 в гл. 2, стр. 37; Гс- динамическое сопротивление стока для крутой области характеристик; Гс.нас - динахмическое сопротивление стока для пологой области характеристик; пар -паразитное сопротивление;

0 -постоянная в уравнении (3.28), связывающем подвижности носителей с усилением прибора;

т -постоянная времени; t - толщина изолятора-окисла;