Модель полевого (мдп) транзистора Советский патент 1979 года по МПК G01R31/26 

(54) МОДЕЛЬ ПОЛЕВОГО МДП-ТРАНЗИСТОРА

1

Изобретение относится к электронной и радиотехнической промышленности и может быть использовано для исследования работы и характеристик радиоэлектронных схем с МДП-транзисторами в качестве активных элементов при изменении параметров этих транзисторов.

Известны модели различных активных элементов, которые могут быть использованы для исследования характеристик радиоэлектронных схем.

Одна из известных схем для моделирования характеристик солнечных элементов содержит транзистор, включенный в качестве сопротивления, зависящего от напряжения, цепочку, состоящую из последовательно включенных сопротивления эмиттера, сопротивления коллектора и сопротивления, включенного между коллектором и эмиттером, которые соединяются с источником напряжения. На базу транзистора подается управляющее напряжение, моделирующее интенсивность излучения, подающего на солнечный элемент. Схема применяется для моделирования солнечных элементов и батарей в условиях, приближающихся к космическим 1. Недостатком такого устройства является сугубая специфичность применения.

Известны устройства, предназначенные для моделирования в экспериментальных целях биполярных транзисторов 2, 3. Одно из них построено на двух транзисторах, двух диодах и резисторах и позволяет моде,лировать транзистор с очень узким диапазоном изменения параметров, в чем заключается недостаток устройства. Другое, служащее для моделирования транзистора с заданной рабочей частотой, содержит емкости запорного слоя и корпуса, конденсаторы и резисторы, отображающие сопротивления

отдельных участков имитируемого транзистора, два транзистора, диод и отдельный источник тока. Устройство позволяет моделировать работу в схемах биполярного транзистора с уменьщенной на заданный масщтабный коэффициент граничной частотой при условии строго заданного коэффициента уси-. ления модели по току, что существенно ограничивает его возможности.

Наиболее близким устройством к данному изобре ению является реальный МДПтранзистор, который содержит затвор, исток и сток 4. Недостатком известного МДП-транзистора является невозможность использования одного и того же образца для исследования характеристик схем при измерении параметров транзистора в заданном диапазоне и в условиях специальных воздействий, так как каждый образец имеет определенные крутизну и пороговое напряжение, заданные его структурой и технологией изготовления. Для проведения указанных исследований необходимо иметь набор реальных транзисторов с параметрами, перекрывающими заданный диапазон их изменения, что, естественно, дорого, трудн о реализуемо и неудобно для исследователя. Целью изобретения является регулирование крутизны и порогового напряжения в заданном диапазоне. Цель достигается тем, что в предлагаемой модели МДП-транзистора затвор выполнен в виде входного МДП-транзистора, исток - на биполярном транзисторе, входящем в блок защигы выходного транзистора, причем модель содержит последовательно соединенные входной МДП-транзистор, усилитель постоянного тока, блок защиты выходного транзистора и выходной МДП-транзистор, блок индикации перегрузки, подключенный к блоку защиты выходного транзистора, блок обратной связи, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а выход соединен с входным МДПтранзистором через блок сдвига уровня, клеммы для сброса защиты, регулирования крутизны и регулирования порогового напряжения, которые подключены к блоку защиты выходного транзистора, к блоку обратной связи и к блоку сдвига уровня соответственно, а клеммы затвора, истока и стока модели соединены соответственно с входным МДП-транзистором, блоком защиты выходного транзистора и с выходным МДП-транзистором. Такое устройство позволяет имити)овать МДП-транзистор с регулируемым в щироких пределах пороговым напряжением и крутизкой, причем имитируемый транзистор мо жет работать по любой из известных схем включения. На чертеже представлена блок-схема модели МДП-транзистора. Описываемое устройство содержит входной МДП-транзистор 1, усилитель постоянного тока 2, блок защиты выходного транзистора 3, выходьой МДП-транзистор 4, блок индикации перегрузки 5, блок обратной связи б, б,лок сдвига уровня 7, клемму затвора модели 8, клемму сброса защиты 9, клемму стока модели 10, клемму истока модели 11, клемму регулирования порогового напряжения 12, клемму регулирования крутизны 13. Устройство работает следующим образом. При нулевом напряжении на клемме затвора модели 8 выходное напряжение усилителя постоянного тока 2 устанавливается равным пороговому напряжению выходного МДП-транзистора 4 и через блок защиты выходного транзистора 3 полностью передается на затвор выходного МДП-транзистора 4. Эта установка производится с помощью блока сдвига уровня 7, напряжение с выхода которого подается на исток входного МДП-транзистора 1, что дает возможность регулировать пороговое напряжение модели в широких пределах по сигналу, подаваемому на соответствующую клемму 12. При подаче напряжения на клемму 8 затвора модели напряжение на выходе усилителя постоянного тока 2, а следовательно, и на затворе выходного МДП-транзистора 4 начинает изменяться только после того, как входное напряжение на клемме 8 затвора модели превысит пороговое напряжение модели. При этом коэффициент усиления напряжения в цепи от клеммы 8 затвора модели до затвора выходного МДП-транзистора 4 зависит от коэффициента передачи блока обратной связи б и регулируется с помощью сигнала, подаваемого на клемму регулирования крутизны 13. Таким образом, крутизна модели оказывается пропорциональной указанному коэффициенту усиления и также может изменяться в щироких пределах. Для предотвращения выхода из строя выходного МДП-транзистора 4 при проведении эксперимента с моделью используется блок защиты выходного МДП-транзистора 3 от перегрузки по току, который при превыщении тока через выходной транзистор сверх определенного значения переходит из исходного устойчивого состояния в другое устойчивое состояние, уменьщая при этом напряжение между затвором и истоком выходного МДП-транзистора 4 ниже значения его порогового напряжения, т. е. запирая его. Для перевода блока защиты выходного МДП-транзистора 3 в исходное устойчивое состояние после устранения перегрузки необходимо подать сигнал на клемму сброса защиты 9 Блок индикации перегрузки 5 включается при срабатывании блока защиты выходного МДП-транзистора 3. Создание данной физической модели МДП-транзистора с регулируемыми параметрами и исследование схем, содержащих МДП-транзисторы, при помощи этой модели позволяют создавать радиоэлектронные схемы с повышенной устойчивостью к дестабилизирующим факторам. Особенно больщой эффект может быть получен при исследовании интегральных схем на МДП-транзисторах и отработке технологических процессов их производства, так как позволит повысить выход годных изделий. Формула изобретения Модель полевого МДП-транзистора, содержащая клеммы затвора, истока и стока, отличающаяся тем, что, с целью регулирования крутизны и порогового напряжения в заданном диапазоне, в ней затвор выполнен в виде входного МДП-транзистора, исток - на биполярном транзисторе, входящем в блок защиты выходного транзистора, причем модель содержит последовательно соединенные входной МДП-транзистор, усилитель постоянного тока, блок защиты выходного транзистора и выходной МДП-транзистор, блок индикации перегрузки, подключенный к блоку защиты выходного транзистора, блок обратной связи, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а выход соединен с входным МДП-транзистором через блок сдвига уровня, .клеммы для сброса защиты, регулирования крутизны и регулирования порогового напряжения, которые подключены к бло0-ку защиты выходного транзистора, к блоку обратной связи и к блоку сдвига уровня соответственно, а клеммы затвора, истока и стока модели соединены соответственно с входным МДП-транзистором, блоком защиты выходного транзистора и с выходным МДП-транзистором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 2086102, кл. G 01 R 31/00, опублик, 1972. 2.Патент ФРГ № 1803887, кл. Н OU 19/00, опублик. 1972. 3.Патент ФРГ № 2006286, кл. Н 01 г 1/24, опублик. 1972. 4.Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем, М., «Энергия, 1977, с. 293-316 (прототип).