рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Тема 5. Полевые транзисторы

Тема 5. Полевые транзисторы - раздел Философия, ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. ЧАСТЬ 1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ   Полевые (Униполярные) Транзисторы Представляют Собой Полупров...

 

Полевые (униполярные) транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, ток в которых обусловлен дрейфом основных носителей заряда под действием продольного электрического поля. Управление током в таком приборе осуществляется за счет изменения проводимости полупроводника с помощью поперечного электрического поля (отсюда название – полевые транзисторы).

В отличие от биполярных транзисторов, в которых физические процессы переноса зарядов обусловлены как основными, так и неосновными носителями, в полевом транзисторе управляемый ток обусловлен движением основных для данного типа полупроводника носителей заряда. Именно этим явлением объясняется второе название транзистора – униполярный.

В настоящее время получили применение две основные разновидности полевых транзисторов: транзисторы с управляющим p-n-переходом и транзисторы с изолированным затвором (МДП- или МОП-транзисторы). Схемные обозначения и графики вольт-амперных характеристик сведены в таблицу и приведены на рис. 22.

 
Рис. 22. Схемные обозначения и проходные вольт-амперные характеристики полевых транзисторов

 

На рис. 23 приведена упрощенная структура полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. В исходную пластину полупроводника n-типа на противоположных сторонах методом сплавления (или диффузии) вводятся акцепторные примеси таким образом, чтобы образовались области p-типа. Между областями с противоположными типами проводимости образуется p-n-переход. Область n-типа, заключенная между двумя p-n-переходами, образует проводящий канал. Область, от которой начинают движение основные носители в канале, называется истоком И. Область, к которой движутся основные носители, называется стоком С. Области p-типа, используемые для управления током в канале, образуют затвор З. Между затвором и истоком подается напряжение такой полярности, чтобы оно создавало обратное смещение p-n-перехода, а напряжение между стоком и истоком имеет такую полярность, чтобы основные носители двигались от истока к стоку.

При увеличении обратного смещения на p-n-переходе область обедненного слоя расширяется и распространяется в область полупроводника n-типа, поскольку для основных носителей в слоях всегда соблюдается условие . Так как в обедненном слое практически отсутствуют свободные носители заряда, то электрический ток может быть только в проводящем канале, расположенном между обедненными слоями. Изменяя напряжение , можно изменять поперечное сечение проводящего канала, его проводимость и управлять током транзистора. Другими словами, полевой транзистор можно рассматривать как управляемый резистор.

Сткозатворные (проходные) и стоковые (выходные) характеристики транзистора с управляющим p-n-переходом приведены на рис. 24, а и б.

  а)   б)
  Рис. 24. Сткозатворные (а) и стоковые (б) характеристики транзистора с управляющим p-n-переходом

 

Рассмотрим стокозатворные характеристики. Если напряжение на затворе достаточно велико, то происходит смыкание обедненных областей и ток транзистора становится равным нулю. Напряжение , при котором происходит перекрытие канала, называется напряжением отсечки . При нулевом напряжении на затворе ток транзистора максимальный – ток насыщения стока на рис. 24, а. Изменяя управляющее напряжение в пределах , можно в широких пределах изменять ток стока .

Стоковые характеристики имеют ярко выраженные крутой (область I) и пологий (область II) участки, III – область пробоя. Усилительному режиму транзистора соответствует пологий участок, на котором ток стока практически не зависит от напряжения . Последнее объясняется тем, что ток стока вызывает падение напряжения в самом канале, которое создает дополнительное обратное смещение на управляющем p-n-переходе, в результате чего проводимость канала уменьшается. Имеет место эффект модуляции проводимости канала (эффект самовыравнивания канального тока) за счет внутренней отрицательной обратной связи – с ростом напряжения наблюдается увеличение напряжения и ток стока снижается. Выходные характеристики имеют некоторый наклон в основном за счет токов утечки.

Полевые транзисторы с изолированным затвором (или МДП-транзисторы) имеют структуру металл-диэлектрик-полупроводник (представлена на рис. 25). МДП-транзисторы могут изготавливаться либо на полупроводниковой, либо на диэлектрической подложке. В рассматриваемом случае подложкой служит кремний n-типа. Путем окисления кремния на поверхности подложки образуется тонкий изолирующий слой диэлектрика из диоксида кремния SiO2. По этой причине МДП-транзисторы часто называют МОП-транзисторами (металл-оксид-полупроводник). Через специальные отверстия в диэлектрике методом диффузии в подложке создаются две области p-типа. Межу областями p и n образуются два электронно-дырочных перехода. Одна из p-областей используется в качестве стока, а другая – в качестве истока. Подложку (ее вывод) обычно соединяют с истоком. Полярности приложенных напряжений при нормальном включении транзистора показаны на рис. 25.

При подаче на затвор отрицательного смещения электроны, находящиеся в подложке на границе с диэлектриком, вытесняются вглубь полупроводника и в поверхностном слое подложки образуется проводящий канал p-типа (дырки p притягиваются электрическим полем). От подложки канал отделен изолирующим p-n-переходом (обедненным слоем), смещенным в обратном направлении. Следует отметить, что канал индуцируется только при некотором пороговом значении напряжения . Увеличение напряжения на затворе приводит к увеличению концентрации подвижных носителей (дырок) в канале и ток стока возрастает. В результате стокозатворная ВАХ МДП-транзистора с индуцированным каналом будет иметь вид, показанный на рис. 26 (кривая 1).

Помимо МДП-транзисторов с индуцированным каналом изготавливаются МДП-транзисторы со встроенным каналом, у которых ток стока не равен нулю при нулевом напряжении на затворе (рис. 26, кривая 2). При подаче на затвор транзистора с каналом p-типа отрицательного смещения возрастает концентрация дырок в канале (режим обогащения) и ток стока увеличивается. При положительном смещении на затворе (режим обеднения) ток уменьшается и при напряжении отсечки становится равным нулю.

 

  Рис. 26. Стокозатворные характеристики МДП-транзисторов с индуцированным (1) и встроенным (2) каналами

 

Таким образом, управляющее напряжение МДП-транзисторов со встроенным каналом может быть как положительным, так и отрицательным, поскольку в этих транзисторах проводящий канал существует уже при .

Стоковые характеристики МДП-транзисторов по виду подобны аналогичным характеристикам транзисторов с управляющим p-n-переходом.

В отличие от биполярного транзистора полевой транзистор управляется напряжением и характеризуется аналогично электронной лампе следующими дифференциальными параметрами:

крутизной характеристики

;

внутренним (выходным) сопротивлением

;

коэффициентом усиления

;

входным сопротивлением

.

Ток затвора для транзистора с управляющим p-n-переходом определяется обратной ветвью ВАХ p-n-перехода, смещенного в обратном направлении. Сопротивление таких транзисторов составляет 106-109 Ом. Для МДП-транзисторов входное сопротивление определяется сопротивлением слоя диэлектрика и может достигать 109-1014 Ом.

Полевые транзисторы подвержены влиянию температуры в меньшей степени, чем биполярные, так как в процессе переноса зарядов неосновные носители не участвуют. Аналогично биполярным транзисторам полевые могут включаться тремя различными способами: по схеме с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ). Схема с ОЗ самостоятельного применения не имеет и используется в качестве составной части более сложных каскадов. Полевые транзисторы очень чувствительны к электростатическому пробою, поэтому необходимо применять специальные защитные меры при эксплуатации этих приборов.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. ЧАСТЬ 1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ... ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ... КАФЕДРА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тема 5. Полевые транзисторы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

История развития электроники
Совершим краткий экскурс в историю развития электроники. В начале XX в., после изобретения в 1904 г. англичанином Дж. Флемингом лампового диода (его стали применять в качестве детектора в радиоприе

Электропроводность полупроводников
(собственная и примесная проводимость) Все встречающиеся в природе вещества по электрическим свойствам подразделяют на 3 группы: вещества, хорошо проводящие электрический

P-n-переход в состоянии термодинамического равновесия
Основой большинства полупроводниковых приборов является электронно-дырочный или p-n-переход. Электронно-дырочным или p-n-переходом называют область на границе двух полупроводников, один из которых

P-n-переход под воздействием внешнего напряжения
Если к p-n-переходу подключить внешнее напряжение таким образом, что "+" батареи приложен к области полупроводника n-типа, а "-" – к области полупроводника p-типа, то это привед

Тема 2. Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами. Слово "диод" образовалось от греч. приставки "ди" ("дважды") и сокра

Выпрямительные диоды
  Выпрямительный диод – полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от исходного полупроводникового материала выпрямительны

Полупроводниковые стабилитроны
Стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области обратимого электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения. ВАХ стабилитрона приведена

Устройство биполярного транзистора
Биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с тремя чередующимися областями полупроводников разного типа электропроводности (p-n-p или n-p-n) и двумя p-n-переходами, протекание тока в которых

Биполярного транзистора
При отсутствии внешних напряжений распределение концентраций основных и неосновных носителей заряда показано на рис. 12, б пунктирными линиями. Концентрация дырок в эмиттере и коллекторе бол

Вольт-амперные характеристики биполярных транзисторов
Вольт-амперными для любой из схем включения транзистора (ОБ, ОЭ и ОК) являются входные и выходные характеристики. Входные характеристики представляют собой зависимость входного тока от входного нап

H-параметры транзистора
Недостатком Т-образной схемы является невозможность непосредственного измерения ее параметров, так как в реальном тра

Тема 6. Биполярные транзисторы с изолированным
затвором (IGBT-транзисторы) В настоящее время основными полностью управляемыми приборами силовой электроники в области коммутируемых токов до 50 А и напряжений до 500 В яв

Тема 7. Тиристоры
Тиристор (от греч. thýra – "дверь" и англ. resistor – "сопротивление") – полупроводниковый прибор с тремя и более p-n-переходами, используемый в качестве управляемого пер

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги