John Fattaruso, США
EDN
При работе с дискретными полевыми транзисторами с управляющим p-n переходом (JFET) иногда приходится принимать во внимание значительный разброс параметров у приборов одного типа. Передаточная характеристика JFET обычно аппроксимируется квадратичной функцией:
ID = β(VGS−VP)2,
где
ID – ток стока,
VGS – напряжение затвор-исток,
β – крутизна характеристики,
VP – напряжение отсечки.
Исходя из этой аппроксимации, начальный ток стока при нулевом напряжении затвор-исток можно выразить следующим соотношением:
IDSS = βVP2,
где
IDSS – начальный ток стока.
 |
|
| Рисунок 1. | Зависимость ID от VGS для n-канальных полевых транзисторов имеет значительный разброс. |
Изображенный на Рисунке 1 график этой зависимости для трех n-канальных транзисторов демонстрирует значительный разброс передаточных характеристик. Например, в справочных данных на транзистор 2N4416A указан диапазон напряжений отсечки от −2.5 до −6 В, а начальных токов стока – от 5 до 15 мА. Эти два параметра взаимосвязаны, что хорошо видно из рисунка. Крайние кривые характеризуют границы разброса, а средняя, возможно, соответствует типовому случаю: напряжение отсечки равно –4 В, а начальный ток стока – 8 мА.
Конструируя схему для массового производства, вы, естественно, воспользуетесь известными схемотехническими решениями для компенсации разброса параметров. Но иногда требуется найти транзистор с оптимальными для конкретной схемы характеристиками, или подобрать согласованную пару.
На Рисунке 2 показана простая схема, позволяющая решить эту задачу. Хотя на рисунке мы видим n-канальный транзистор, исследуемый прибор может иметь любую полярность, выбираемую с помощью переключателя S1. К контактам в правой части схемы подключается внешний вольтметр. Переключателем S2 выбирается измеряемый параметр – напряжение отсечки или начальный ток стока. При измерении напряжения отсечки оно непосредственно отображается вольтметром. В другом режиме вольтметр показывает падение напряжения, вызываемое протеканием начального тока стока через эффективное сопротивление 100 Ом.
 |
|
| Рисунок 2. | Подключая к истоку исследуемого транзистора сопротивления R1 или R2, можно измерять его напряжение отсечки или начальный ток стока. |
Когда переключатель S2 находится в положении измерения напряжения отсечки, R1 ограничивает ток, протекающий через сток транзистора, до величины нескольких микроампер, что позволяет, с учетом полярности, считать напряжение на истоке близким приближением к измеряемому параметру. Операционный усилитель здесь выполняет функцию буферного повторителя с отрицательной обратной связью через резистор R3, поэтому показания внешнего вольтметра будут прямо соответствовать абсолютной величине напряжения отсечки.
Напротив, в режиме измерения начального тока сопротивление между истоком транзистора и землей равно всего 10 Ом, поэтому протекающий через резистор ток можно считать равным начальному току стока. Цепь обратной связи, в которую теперь входят резисторы R4 и R5, устанавливает коэффициент передачи усилителя равным 10. При таком коэффициенте усиления вольтметр может уверенно отображать небольшое падение напряжения на R2, разделив которое на 100 Ом, можно получить значение начального тока. Например, показаниям вольтметра 1 В соответствует начальный ток 10 мА.
При измерении характеристик n-канальных транзисторов в обоих режимах показания вольтметра положительны. Для p-канальных транзисторов все сказанное выше остается в силе, за исключением того, что полярность напряжений на выходе схемы изменится на противоположную. Если исследуемый транзистор вы подключаете с помощью щупов и зажимов, обладающих паразитной последовательной индуктивностью, для предотвращения высокочастотной генерации, возможно, вам придется включить дополнительный конденсатор C1. R6 обеспечивает стабильность схемы, изолируя цепь обратной связи операционного усилителя от влияния паразитной емкости вольтметра и его выводов. Резистор R7 защищает источник питания от случайных замыканий между контактами, к которым подключается транзистор. R4 и R5 можно заменить одним резистором с сопротивлением 1.1 кОм.
Беря по очереди транзисторы из коробки и щелкая переключателем, вы очень быстро подберете пару, параметры которой оптимальны для вашей схемы, а заодно убедитесь в справедливости графиков, изображенных на Рисунке 1.
