Смещение для высокочастотного полевого транзистора с p-n переходом

Полевые транзисторы с p-n переходом обычно требуют подачи на затвор некоторого обратного напряжения смещения.

В приложениях ВЧ и СВЧ это смещение часто обеспечивается с помощью напряжения, падающего на истоковом резисторе R_S (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Для работы полевого транзистора с p-n переходом обычно требуется некоторое обратное смещение затвора, которое в ВЧ/СВЧ приложениях часто обеспечивается с помощью напряжения, падающего на резисторе RS.

Помимо очевидной неэффективности, у такого подхода есть и другие недостатки:

• Ток стока имеет статистический разброс, поэтому для получения заданного значения тока требуется некоторая настройка схемы.
• Ток стока может зависеть от колебаний температуры или мощности.
• Чтобы добиться приемлемо низкого импеданса источника, необходимо использовать несколько конденсаторов C_S.
• Для поддержания того же запаса по мощности требуется более высокое напряжение питания.
• Отсутствие прямого контакта с плоскостью заземления означает ухудшение охлаждения транзистора, что крайне важно для силовых приложений.

Схема на Рисунке 2 свободна от всего этого. Она состоит из контура управления, который вырабатывает управляющее напряжение отрицательной полярности для n-канального полевого транзистора с p-n переходом.

Рисунок 2.	Контур управления, вырабатывающий управляющее напряжение отрицательной полярности для усилителя на n-канальном полевом транзисторе с p-n переходом в ВЧ- и СВЧ приложениях.

В схеме использован самодельный оптрон, сделанный из двух инфракрасных светодиодов IR333C (диаметр 5 мм). Два таких светодиода размещаются встречно в подходящей трубке из ПВХ длиной порядка 12 мм – вот и все. Одно такое устройство выдает 0.81 В при токе светодиода менее 4 мА, что вполне достаточно для такого HEMT-транзистора, как, например, FHX35LG.

Конечно, если требуется более высокое напряжение, несколько таких устройств можно просто соединить каскадно.

Основное усиление в контуре обеспечивает сам полевой транзистор. Его значение составляет примерно g_m×R1, где g_m – крутизна транзистора Q1.

Транзисторная пара Q2 и Q3 сравнивает падения напряжения на резисторах R1 и R2, делая их равными. Следовательно, изменяя соотношение сопротивлений R2 и R3, можно установить нужную рабочую точку:

Как мы видим, ток стока (I_D) по-прежнему зависит от напряжения питания (V_DD). Чтобы избежать этой зависимости, можно заменить резистор R2 стабилитроном с напряжением стабилизации V_Z, тогда:

Материалы по теме

1. Datasheet Everlight IR333C
2. Datasheet Eudyna Devices FHX35LG