Всего на сайте:
183 тыс. 477 статей

Главная | Электроника

Слайд 3  Просмотрен 65

Слайд 1,2

Лекция 1.

Униполярные (полевые) транзисторы

 

К классу униполярных относится транзисторы, принцип действия которых основан на использовании носителей заряда только одного знака (электронов или дырок). Управление током в униполярных транзисторах осуществляется изменением проводимости канала, через который протекает ток транзистора под воздействием электрического поля.Вследствие этого униполярные транзисторы называют также полевыми.

По способу создания канала различают полевые транзисторы с p-n- переходом, встроенным каналом и индуцированным каналом. Последние два типа относят к разновидностям МДП-транзисторов.

Повышенный интерес к этим приборам обусловлен их высокой технологичностью, хорошей воспроизводимостью требуемых параметров, а также меньшей стоимостью по сравнению с биполярными транзисторами. Из электрических параметров полевые транзисторы отличает их высокое входное сопротивление.

 

 

Слайд 3

Транзисторы с p-n-переходом

Анализ работы полевого транзистора с р-n-переходом проведем на его модели, показанной на рис. 5.1, а. В приведенной конструкции канал протекания тока транзистора представляет собой слой полупроводника n-типа, заключенный между двумя p-n-переходами. Канал имеет контакты с внешними электродами прибора. Электрод, oт которого начинают движение носители заряда (в данном случае электроны), называют истоком, а электрод, к которому они движутся, — стоком. Полупроводниковые слои p- типа, образующие с n-слоем два р-n-перехода, созданы с более высокой концентрацией примеси, чем n-слой. Оба р-слоя электрически связаны между собой и имеют общий внешний электрод, называемый затвором. Подобную конструкцию имеют и полевые транзисторы с каналом р-типа.

Рис. 5.1. Конструкция полевого транзистора с р-n-переходом (а); условные обозначения полевого транзистора с р-n-переходом и каналом n-типа (б); с р-n-переходом и каналом р-типа (в)

Условные обозначения полевых транзисторов с каналами n- и р-типа приведены на рис. б, в.

Полярность внешних напряжений, подводимых к транзистору, показана на рис. 5.1, а.

Управляющее (входное) напряжение подается между затвором и истоком. Напряжение Uзи является обратным для обоих n-p-переходов. В выходную цепь, в которую входит канал транзистора, включается напряжение Ucи положительным полюсом к стоку. Управляющие свойства транзистора объясняются тем, что при изменении напряжения Uзи изменяется ширина его p-n-переходов, представляющих собой участки полупроводника, обедненные носителями заряда. Поскольку р-слой имеет большую концентрацию примеси, чем n-слой, изменение ширины p-n-переходов происходит в основном за счет более высокоомного n-слоя (эффект модуляции ширины базы). Тем самым изменяются сечение токопроводящего канала и его проводимость, т.е. выходной ток Iс прибора.

Слайд 4 (1)

 

Особенностью полевого транзистора является то, что на проводимость канала оказывает влияние как управляющее напряжение Uзи, так и напряжение Uси. Влияние подводимых напряжений на проводимость канала иллюстрирует рис. 5.2, а—в, где для простоты не показаны участки n-слоя, расположенные вне р-n-переходов.

Рис. 5.2. Поведение полевого транзистора с p-n-переходом и каналом n-типа при подключении внешних напряжений: а) Uзи < 0, Uси = 0; б) Uзи = 0, Uси > 0; в) Uзи < 0, Uси > 0

 

На рис. 5.2, а внешнее напряжение приложено только к входной цепи транзистора. Изменение напряжения Uзи приводит к изменению проводимости канала за счет изменения на одинаковую величину его сечения по всей длине канала. Но выходной ток Iс = 0, поскольку Uси = 0. Рис. иллюстрирует изменение сечения канала при воздействии только напряжения Uси (Uзи = 0). При Uси > 0 через канал протекает ток Iс, в результате чего создается падение напряжения, возрастающее в направлении стока.

Суммарное падение напряжения участка исток — сток равно Uси. В силу этого потенциалы точек канала n-типа будут неодинаковыми по его длине, возрастая в направлении стока от нуля до Uси. Потенциал же точек р-области относительно истока определяется потенциалом затвора относительно истока и в данном случае равен нулю. В связи с указанным обратное напряжение, приложенное к p-n-переходам, возрастает в направлении от истока к стоку и p-n-переходы расширяются в направлении стока.

Слайд 4(2)

 

Данное явление приводит к уменьшению сечения канала от истока к стоку (рис. 5.2, б). Повышение напряжения Uси вызывает увеличение падения напряжения в канале и уменьшение его сечений, а следовательно, уменьшение проводимости канала. При некотором напряжении Uси происходит сужение канала, при котором границы обоих p-n-переходов смыкаются (рис. 5.2, б) и сопротивление канала становится высоким.

На рис. 5.2, в отражено результирующее влияние на канал обоих напряжений Uзи и Uси. Канал показан для случая смыкания р-n- переходов.

Слайд 5(1)

Рассмотрим вольт-амперные характеристики полевых транзисторов с р-n- переходом. Для этих транзисторов представляют интерес два вида вольт- амперных характеристик: стоковые и стоко-затворные.

Стоковые (выходные) характеристики полевого транзистора с р-п-переходом и каналом n-типа показаны на рис. 5.3. Они отражают зависимость тока стока от напряжения сток — исток при фиксированном напряжении затвор — исток Iс = F(Uси) Uзи = const и представляются в виде семейства кривых.

Рис. 5.3. Семейство стоковых (выходных) характеристик полевого транзистора с р-п-переходом и каналом п-типа

 

На каждой из этих кривых можно выделить три характерные области: I — сильная зависимость тока Iс от напряжения Uси (начальная область); II — слабая зависимость тока Iс от напряжения Uси; III — пробой р-n-перехода.

Слайд 5(2)

Рассмотрим выходную характеристику полевого транзистора при Uзи = 0 (см. рис. 5.3, б).

В области малых напряжений Uси (участок 0—а) влияние напряжения Uси на проводимость канала незначительно, в связи с чем здесь имеется практически линейная зависимость Iс = F(Uси). По мере увеличения напряжения Uси (участок а—б) сужение токопроводящего канала оказывает все более существенное влияние на его проводимость, что приводит к уменьшению крутизны нарастания тока. При подходе к границе с участком II (точка б) сечение токопроводящего канала уменьшается до минимума в результате смыкания обоих p-n-переходов. Дальнейшее повышение напряжения на стоке не должно приводить к увеличению тока через прибор, так как одновременно с ростом напряжения Uси будет увеличиваться сопротивление канала. Некоторое увеличение тока Iс на экспериментальных кривых объясняется наличием различного рода утечек и влиянием сильного электрического поля в p-n-переходах, прилегающих к каналу.

Участок III резкого увеличения тока Iс характеризуется лавинным пробоем области p-n-переходов вблизи стока по цепи сток — затвор. Напряжение пробоя соответствует точке в.

Приложение к затвору обратного напряжения вызывает сужение канала (см. рис. 5.2, а) и уменьшение его исходной проводимости. Поэтому начальные участки кривых, соответствующих большим напряжениям на затворе, имеют меньшую крутизну нарастания тока (рис. 5.3). Ввиду, наличия напряжения Uзи перекрытие канала объемным зарядом p-n-переходов (см. рис. 5.2, в) происходит при меньшем напряжении и границе участков I и II будут соответствовать меньшие напряжения сток — исток. Напряжениям перекрытия канала соответствуют абсциссы точек пересечения стоковых характеристик с пунктирной кривой, показанной на рис. 5.3. При меньших напряжениях наступает и режим пробоя транзистора по цепи сток — затвор.

Важным параметром полевого транзистора является напряжение на затворе, при котором ток стока близок к нулю. Оно соответствует напряжению запирания прибора по цепи затвора и называется напряжением запирания или отсечки Uзи. Числовое значение Uзиo равно напряжению Uси в точке б вольт-амперной характеристики при Uзи = 0.

Предыдущая статья:Методы дезинфекции Следующая статья:Слайд 6
page speed (0.012 sec, direct)