Цуркин А.П., Мосолов Д.Н. Учебное пособие по курсу электротехники и электроники

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 12-24. Стоковая вольтамперная характеристика полевого транзистора с управляющим

p-n переходом.

Из рис. 12-24 видно, что с повышением Uси электрический ток Iс увеличивается линейно, но

при Uси=Uси(нас) ток стока не увеличивается. Для полевых транзисторов с управляющим p-

n переходом зависимость Iс от отрицательного значения Uзи при Uси=const называют

характеристиками прямой передачи или стокозатворной. Вольтамперная характеристика

прямой передачи показана на рис. 12-25.

Рис. 12-25. Вольт-амперная характеристика прямой передачи (стокозатворной) полевых

транзисторов.

Параметрами полевых транзисторов с управляющим p-n переходом являются крутизна

стокозатворной характеристики, входное и выходное дифференциальное сопротивление,

напряжение отсечки, междуэлектродные электрические ёмкости, коэффициент усиления.

Крутизна стокозатворной характеристики характеризует управляющее действие затвора и её

измеряют при Uзн= данное и Uси=const.

S=dIс/dUзи ………………….(12.35)

Входное дифференциальное сопротивление очень большое (10

-10

Ом) и связано это с тем,

что концентрация неосновных носителей в канале небольшая и поэтому обратный ток

невелик и практически не зависит от /Uзи/. Выходное дифференциальное сопротивление

электрической цепи стока определяют по формуле:

)(/1





при Uзи=const. Напряжение

отсечки – это напряжение на затворе при Ic=0 и Uси=0.

Междуэлектродные электрические ёмкости – это электроёмкости между затвором и истоком,

между затвором и стоком, между стоком и истоком.

Коэффициент усиления К=dUис/dUзи , ……………….(12.36)

где Uзи – заданное при Iс=const.

Можно также рассчитать коэффициент усиления по следующей формуле:

К=S

Rис

диф

(12.37)

Для расчёта схем на полевых транзисторах используют схемы замещения (рис. 12-26)

Рис. 12-26. Схема замещения полевого транзистора:

Сзс – электроёмкость между затвором и истоком; Rси – дифференциальное выходное

сопротивление; Uзи – источник тока, управляемого напряжением на затворе Uзи, Сзи –

электроёмкость между затвором и истоком.

Полевые транзисторы с изолированным затвором.

Полевые транзисторы с изолированным затвором имеют исток и сток в виде сильно

легированных областей полупроводника. Оба вида полевых транзисторов (МДП и МОП)

могут быть сконструированы с каналами p-типа и n-типа. Встроенный канал создаётся при

изготовлении полевого транзистора, а индуцированный канал при работе полевого

транзистора наводится под влиянием поля, которое приложено к затвору.

Полевой транзистор со встроенным каналом (МДП- транзистор).

Такие МДП-транзисторы имеют канал, обогащённый носителями зарядов. Основу МДП

транзистора со встроенным каналом составляет мало насыщенная примесью пластина

полупроводника с электропроводимостью p-типа или n-типа (рис. 12-27)

Рис. 12-27. Структурная схема полевого транзистора со встроенным каналом n-

типа.(тонкий слой полупроводника n-типа)

Если на затвор полевого транзистора со встроенным каналом n-типа подавать отрицательное

напряжение (Uзи), то электроны выталкиваются из области канала в подложку, а канал

обедняется носителями и ток Iс уменьшается. При подаче на затвор полевого транзистора

положительного напряжения, электроны втягиваются из подложки в канал и ток Ic через

канал увеличивается. Следовательно МДП-транзистор может управляться положительным и

отрицательным напряжением. Условное графическое изображение полевых транзисторов со

встроенным каналом показана на рис. 12-28 (О-основание или подложка)

Рис. 12-28. Условное графическое изображение МДП транзисторов со встроенным каналом

n-типа (а), p-типа (б)

Схема выключения МДП-транзисторов показана на рисунке 12-29 (а,б,в)

Рис. 12-29. Схемы включения МДП-транзисторов с ОИ (а), с ОС(б), с ОЗ(в).

Статические характеристики МДП-транзисторов показаны на рисунке 12-30 (а, б).

Рис. 12-30. Статические характеристики МДП-транзисторов со встроенным p-каналом.

Выходные или стоковые (а), стокозатворная (б).

Транзистор с индуцированный каналом (МОП- транзистор).

МОП-транзисторы могут быть выполнены с индуцированным каналом n-типа и p-типа.

Транзистор (например n-типа) устроен так, что при отсутствии напряжения на затворе канал

закрывается (рис. 12-31), в связи с тем, что n-области истока и стока образуют с О-

основанием два p-n перехода, которые включены навстречу друг другу и при любой

полярности напряжения СИ один из переходов заперт.

Рис. 12-31. Структурная схема полевого транзистора с индуцированным n-каналом.

В том случае, если на затвор подать положительное напряжение больше порогового

Uзи >Uзи (пороговые), то создаётся канал n-типа, соединяющий исток и сток. МОП-

транзисторы с индуцированным каналом p-типа имеют принцип работы такой же как n-типа,

но полярность напряжений у них противоположна МОП транзисторам n-типа. Условное

графическое изображение полевых транзисторов с индуцированным каналом показано на

рис. 12-32.

Рис. 12-32. Условное графическое изображение МОП-транзисторов с индуцированным

каналом n-типа (а), p-типа (б).

Следует заметить, что МОП-транзисторы можно включать по схеме с ОЗ, ОИ, ОС. На

практике чаще используются схемы полевых транзисторов с ОИ, что даёт возможность

получить большие коэффициенты по напряжению, току и мощности.

Входные и выходные характеристики МОП-транзисторов показаны на рис. 12-33 (а,

б)

Рис. 12-33. Статические характеристики МОП-транзистора: стокозатворные (а) и

выходные (б).

Транзистор с затвором Шотки.

Полевой транзистор (металл-полупроводник) или ПТШ (полевой транзистор с затвором

Шотки) имеет в своей структуре вместо полупроводника кремния – арсенид галлия, что

позволяет в несколько раз увеличить быстродействие при использовании его в

информационных передающих устройствах (рис. 12-34).

Рис. 12-34. Структурная схема полевого транзистора с затвором Шотки.

ПТШ - транзисторы по принципу работы аналогичны полевым транзисторам с p-n

затвором, а только роль управляющего p-n перехода выполняет переход Шотки. Напряжение

перехода Шотки создаёт под затвором обеднённый слой, ширину которого можно изменять

Uзи. Для того, чтобы создать в МЕР транзисторе проводящий канал, следует к затвору подать

положительное напряжение относительно потока. Это напряжение в свою очередь является

прямым для перехода Шотки и уменьшает ширину обеднённого слоя. Uзи можно

увеличивать только до 0,7 В, так как при большем этого значения напряжение может создать

для транзистора ток, который выведет транзистор из строя. Стокозатворные характеристики

ПТШ - транзистора приведены на рис. 12-35.

100

Рис. 12-35. Стокозатворные характеристики в режиме обогащения (а), обеднения (б)

канала.

Силовые полупроводниковые приборы.

Силовые полупроводниковые приборы – это управляемые приборы, работающие в

ключевом режиме. Такие приборы работают на токах до 1000А и напряжении до 6000 В при

частотах до 10

Гц. Эти полупроводниковые приборы называются тиристорами и

симисторами. В свою очередь теристоры подразделяются на диодные тиристоры (динисторы)

и триодные (тиристоры)

Динисторы – это полупроводниковые приборы с тремя или более p-n переходами и с

двумя режимами работы (включен, выключен).

Рассмртрим работу диодных динисторов, которые имеют два вывода от крайних

чередующихся p-и n- областей (рис. 12-36 а,б).