Главная Промышленная автоматика.

Рис. 13.5. Вольт-амперная характеристика ПТШ, I- соответствующая режиму работы без пробоя (W. = = 1500 мкм)

1000


Ш -Рекомендуемой раВачая точка

Типичный режим пробоя у мощных ПТШ приводит к Зюбразной зависимости тока стока, показанной на рис. 13.4. Это явление также сопровождается испусканием света [30].

В данном случае становятся важными такие характеристики GaAs ПТШ, как пробивное напряжение затвор - исток и затвор - сток, а также вольт-амперные характеристики транзистора при прямом смещении на затворе (затвор-исток и затвор-сток). Типичная характеристика показана на рис. 13.5. Возрастание тока затвора объясняется пробоем последнего.

Рекомендуемый выбор рабочей точки по постоянному току для различных областей применения в высокочастотном диапазоне поясняет рис. 13.6. Низкий уровень шума достигается при малых значениях напряжения и тока (0,15 /снас) • Высокие значения коэффициента усиления могут быть получены при токах стока, близких к /сщ. При этом значение коэффициента усиления будет зависеть от потока света, падающего на усилитель. Максимально возможная амплитуда напряжения сток-исток определяется как

2 4 в 8 10 и,.,8

са зс зи отс

(13.8)

где t/jj, - пробивное напряжение затвор-сток; зсугс ~ напряжение отсечки.

Для получения максимальной выходной мощности и минимальных нелинейных искажений (режим класса А) рекомендуется рабочая точка, соответствующая 0,5/g„jjH Q,SU.

Типовые схемы включения ПТШ по постоянному току (схемы по переменному току с общим истоком) приведены на рис. 13.7. Первая схема требует двух источников напряжения противоположной полярности, характеризуется минимальным сопротивлением в цепи истока и, следовательно, максимальным коэффициентом усиления в случае применения на СВЧ. Схема с резистором в цепи истока нашла широкое применение на практике благодаря обеспечению автосмещения. В этом случае из-за падения напряжения на резисторе R на затвор подается отрицательное напряжение. Включение в цепь истока блокирующего конденсатора с емкостью 50 пФ обычно является достаточным для обеспечения режима по переменному току. Введение в цепь истока резистора R облегчает включение транзистора по постоянному току, но при этом из-за дополнительного потребления мощности уменьшается коэффициент полезного действия. Для усилителей боль-




Рис. 13.6. Выбор рабочей точки по постоянному току, соответствующей режимам большого коэффициента усиления (Л), большой выходной мощности при минимальных нелинейных искажениях (В) и малому уровню шума (О. Нагрузочные прямые соответствуют большой выходной мощности (1) и большому коэффициенту усиления (2)

шой мощности И при использовании напряжения питания разной полярности рекомендуется такая последовательность включения источников напряжения: вначале подается запирающее напряжение на затвор, а затем включается источник напряжения в цепь стока. При ином порядке включения возможен пробой транзистора, так как при подаче напряжения на сток в его цепи потечет ток, близкий к /„3.

В настоящее время наряду с однозатворными GaAs ПТШ широкое распространение получил и ПТШ с двумя затворами [23-28, 34-37]. Структура этого транзистора и его представление в виде последовательного соединения двух однозатворных транзисторов показаны на рис. 13.8. Режим по постоянному току двухзатворного ПТШ определяется режимами соответствующих частей. В данном случае можно говорить о четырех режимах работы, зависящих от режимов составляющих однозатворных транзисторов:

триод-триодный (Т-Т);

триод-пентодный (Т-П);

пентод-триодный (П-Т);

пентод-пентодный (П-П).


, Типичный режим 11 по постоянному току

iHi 1>П Л

У,-ТВ и = -5В

и,-5 В - .

1 IlJpH -B-I,R


Рис. 13.7. Схемы включения GaAs ПТШ по постоянному току



ЗатВор ЗатВор Исто/с 1 г Сток

ПТШ1

ПТШ2

Подложка

ill*

Рис. 13.8. Двухзатворный GaAs ПТШ [37]: 11. 21 - области постоянной подвижности; Z. , Li - области постоянного дрейфа



Рис. 13.9. Вольт-амперные характеристики двухзатворного GaAs ПТШ [37]:

• - эксперимент

Линейная область работы соответствует триодному режиму, а область насыщения - пентодному. Для обеспечения максимального коэффициента усиления предпочтительным является пентод-пентодный режим.

Области вольт-амперных характеристик двухзатворного транзистора, соответствующие этим четырем режимам работы, показаны на рис. 13.9. Для этого транзистора ток /(.„ас определяется в том случае, когда напряжение смещения на обоих затворах относительно канала является нулевым. В данном случае t/jj =0В; Vyj ~ 1,7 В. Напряжение на втором затворе необходимо для обеспечения нулевой разности потенциалов между затвором и каналом. Крутизна ВАХ транзистора по обоим затворам является важным параметром двухзатворного ПТШ. Однако на практике обычно стремятся оптимизировать крутизну ВАХ по первому затвору. Напряжение отсечки для каждой части транзистора определяется так же, как и в случае одно-затворного транзистора.

13.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ GaAs НТШ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Арсенид-галлиевые полевые транзисторы, используемые в СВЧ диапазоне, при включении по схеме с общим истоком обьино представляются в





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [74] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0039