рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Лекция №4

Лекция №4 - раздел Физика, Электрофизические свойства полупроводников Полевые Транзисторы. ...

Полевые транзисторы.

Полевым транзистором называется трехэлектродный полупроводниковый прибор, в котором ток создают основные носители заряда под действием продольного электрического поля, а управление величиной тока осуществляется поперечным электрическим полем, создаваемого напряжением, приложенным к управляющему электроду.

По конструктивным особенностям ПТ делятся:

1). на канальные (с p-n переходами);

2). с изолированным затвором (МДП или МОП).

Условные обозначения канальных транзисторов.

 

 
 
 
с каналом п – типа
 
 
 
с каналом р – типа

Рис. 1.

 

Конструктивно полевой-канальный транзистор выполнен в виде тонкого слоя полупроводника типа n или p , который ограничен с двух сторон электронно-дырочными переходами.

 

 
 
 
канал п – типа
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2.

 

Включение в электрическую цепь осуществляется с помощью двух электродов И и С.

Вывод подсоединенный к областям P называется затвором (3).

Выводы И, С, З, соответствуют Э, К,Б, в биполярных транзисторах.

Величина тока в канале зависит от напряжения UCИ, нагрузочного сопротивления, и сопротивления полупроводниковой пластины.

При постоянных зависит только от поперечного сечения канала.

Сечение канала зависит от величины напряжения на затворе .

Увеличение отрицательного напряжения на затворе приводит к уменьшению поперечного сечения канала, и в итоге к уменьшению тока .

Уменьшение отрицательного напряжения на затворе увеличивает поперечное сечение канала и в итоге увеличивает ток .

Подключив последовательно с источник сигнала можно изменять ток через канал по закону изменения входного сигнала. Ток протекая через сопротивление создает на нем падение напряжения, изменяющееся по закону .

Полевые транзисторы МОП или МДП имеют структуру: металл – диэлектрик (окисел) – полупроводник. Принцип работы основан на эффекте поля в поверхностном слое полупроводника.

 

канал п – типа кремний р –типа
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 3.

 

Основой прибора служит пластина (подложка) монокристаллического кремния р-типа. Области стока и истока представляют собой участки кремния, сильно легированные примесью типа –n . Затвором служит металлическая пластина, изолированная от канала слоем диэлектрика 0,1 мКм. (Можно использовать и пленку двуокиса кремния).

В зависимости от полярности напряжения на затворе канал может обедняться или обогащаться носителями зарядов. Положительное напряжение на затворе способствует втягиванию электронов из подложки в канал. В отличии от канального транзистора МДП и МОП могут работать при положительном и отрицательном напряжениях на затворе.

Условные обозначения тр-ров МДП и МОП

 

С встроенным каналом индивидуальным каналом

 
 
 
п – типа
 
 
 
п – типа
 
 
 
п – типа
 
 
 
р – типа

Рис. 4. Рис. 5.


Схемы включения полевых транзисторов.

 

Схема с общим стоком
 
 
 
 
 
Схема с общим стоком
 
 
 
 
 
Схема с общим затвором
 
 
 
 
 

Рис. 6. Рис. 7. Рис. 8.

Статистические характеристики полевых транзисторов.

Различают выходные (стоковые) вольтамперные характеристики полевых транзисторов .

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 9.

 

При ; ток растет почти линейно. Однако с возрастанием тока увеличивается падение напряжения на канале, повышается обратное смещение для p-n переходов, что ведет к сужению канала и замедляет рост тока напряжение при котором происходит насыщение наз. Напряжения

 

Зависимость получила название стокозатворной характеристики.

 

 
 
 
 

Рис. 10.

 

Основные параметры полевых транзисторов.

Основными параметрами полевых транзисторов являются:

1). Крутизна характеристики.

.

Характеризует усилительные свойства тр-ра.

2). Дифференциальное сопротивление

;

3). Статистический коэффициент усиления

;

 

4). Входное сопротивление

.

 

 

Четырехслойные полупроводниковые приборы (тиристоры).

Тиристоры относятся к классу 4х слойных полупроводниковых приборов состоящих из четырех последовательно чередующихся областей с проводимостью p и n –типа.

Диодный тиристор - имеет вывод от двух крайних областей

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
управляющий электрод
 
 
 
 
 
 
Симметричный тиристор

Рис. 11.

 

Триодный тиристор в отличие от динистора имеет еще и управляющий электрод.

В этих структурах крайние электронно-дырочные переходы называются эмиттерами, средний переход - коллекторным. Внутренние области n-p

называются базами. Электрод связанный с внешней р- областью называется Анодом , а с n-областью катодом. Из схемы включения динистора видно, что коллекторный переход заперт обратным напряжением источника Е.

Типовая вольт-амперная характеристика динистора приведена на рисунке.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 12.

 

Для области Оа характерно то, что значительный рост напряжения сопровождается малым ростом тока.

Область аб – область лавинного пробоя. Участок бв – область отрицательного сопротивления, на котором рост тока сопровождается уменьшением напряжения.

Динистор характеризуется 2 устойчивыми состояниями ( Оа и вг) наличие которых позволяет использовать прибор в качестве мощного переключающего элемента в различных устройствах автоматики.

Для анализа работы тиристоров представим его в виде двух транзисторов.

Причем:

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 13.

 

При увеличении Э.Д.С. источника инжектированные одним из эмиттеров основные носители зарядов пересекают область , где они не являются основными частично рекомбинировая в ней.

Нерекомбинировавшиеся носители проходят через коллекторный переход и, оказавшись в области, для которой они являются основными т.е. в слое базы сопряженного транзистора, понижают высоту потенциального барьера, способствуя инжектированию зарядов из второго эмиттера, что ведет к увеличению общего тока прибора.

Переход структуры p-n-p-n из непроводящего состояния в проводящее можно вызвать не только внешним напряжением, но и увеличением напряжения в одном из эквивалентных транзисторов. Для этого в тиристоре от одной из баз делают вывод (управляющий электрод). Меняя ток управляющего электрода можно регулировать напряжение переключения, а следовательно управлять работой прибора.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 14.

 

Основные параметры:

1). Напряжение вкл. - напряжение при котором ток через прибор начинает резко возрастать.

2). Ток включения- ток при приложении напряжения включения.

3). Удерживающий ток – минимальный ток необходимый для удержа6ния тиристора в откр. Состоянии.

4). Напр. в открытом состоянии.

5). Ток в закрытом состоянии.

6). Пост. отпир. Ток УЭ- минимальный тоу УЭ, который по рекл. тиристор.

 

Однопереходный транзистор (двухбвзовый диод).

 

Однопереходный транзистор представляет собой монокристалическую пластинку кремния n-типа с высоким значением удельного сопротивления, на кондах которой расположены омические контакты Б1 и Б2, а на боковой стороне – один эмиттерный переход (рис1).

Участки кристалла длинной и ( ) выполняют роль базы.

Эмиттерный контакт связан с внешним выводом эмиттера Э.

Рис. 15

Схема включения однопереходноготранзистора показана на рис.2. К выводам баз Б1 и Б2 подключают напряжение питания UБ1 Б2, причем Б2 имеет положительный потенциал относительно Б1. Под действием этого напряжения в кремневой пластинке возникает ток IБ1 Б2.

Участок между базами Б1 и Б2 однопереходного транзистора представляет собой омическое сопротивление в несколько КОМ с линейной вольт амперной характеристикой. Поэтому напряжение UБ1 Б2 распределяется по базам пропорционально их сопротивлениям. Эти напряжения соответственно равны UЭБ1 и UЭБ1. Полярность напряжения UБ1 такова, что в исходном состоянии эмиттерный переход будет смещен в обратном направлении и через него пройдет только небольшой обратный ток IЭБ0.

 

Рис. 16

 

Это же состояние сохранится при подаче на эмитттер отрицательного напряжения UЭ или положительного, но не превышающего величину UЭБ1. Если же напряжение UЭ превысит напряжение UЭБ1 на величину, достаточную для отпирания перехода (точка АНА рис.3.), то в кремнивую пластинку будут инжектироваться дырки. Под действием напряжения UБ1 Б2 дырки будут двигаться к выводу Б1, образуя эмиттерный ток, что приведет к увеличению проводимости на участке . В результате внутреннее напряжение UБ1 уменьшится, что приведет к дальнейшему росту IЭ. Этот процесс будет протекать лавинообразно. С ростом эмиттерного тока, сопротивление эмиттерного перехода снижается, а напряжение UЭ уменьшается.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 17

 

Благодаря простоте конструкции, стабильному напряжению срабатывания, малому потреблению тока в цепи управления хорошей повторяемости параметров от образца к образцу, возможности передачи мощных импульсов, однопереходные транзисторы с успехом используют в разнообразных импульсных схемах.

Фототранзисторы.

Фототранзистор представляет собой фото гальванический приемник излучения, фоточувствительный элемент которого содержит структуру транзистора, обеспечивающую внутреннее усиление. Конструктивно фото транзистор выполнен так, чтобы световой поток воздействовал на базовую область. Обычно фото транзистор включается по схеме с общим эмиттером и при отсутствии освещения через него протекает темновой ток IКЭ0. При освещение базы в ней происходит генерация дополнительных пар электрон-дырка. Дырки являясь неосновными носителями зарядов в базе диффундируют к коллекторному переходу и втягиваются полем в коллектор, образуя первую составляющую фототока Iф1.


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Электрофизические свойства полупроводников

Электрофизические свойства полупроводников.. Основными процессами в полупроводниковых приборах являются получение свободных носителей зарядов управление их..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Лекция №4

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:

Полупроводниковые диоды.
Полупроводниковыми диодами называются приборы с одним электронно—дырочным переходом и двумя выводами. Они применяются для выпрямления переменного тока, детектирования переменных колебаний, стабилиз

Лекция №3
Устройство биполярного транзистора. Транзистором называется преобразовательный полупроводниковый прибор, имеющий не менее трех вы

Лекция №5
Электронные усилители. Электронным усилителем называют устройство, обеспечивающее увеличение мощности электрических сигналов, пос

Коэффициент полезного действия.
К.п.д. есть отношения полезной мощности в нагрузке к мощности потребляемой от всех источников питания   Диапазон усиливаемых частот. Диапазон

Лекция №7.
Усилители постоянного тока. В усилителях переменного напряжения связь между каскадами осуществлялась с помощью RC-цепей или транс

Лекция №8.
Структура и основные параметры интегральных операционных усилителей.   Операционными усилителями (ОУ) называют широки

Лекция №9.
Генераторы синусоидальных колебаний.   Электронный генератор – это устройство, преобразующее электрическую энергию постоянного тока в энергию незатуха

Стабилизация частоты генератора
Частота генерируемых колебаний определяется не только параметрами колебательного контура и фазирующей цепи, но и параметрами других активных и пассивных элементов схемы. Изменение любого и

Лекция №10.
Виды и параметры импульсных сигналов.   Кратковременное изменение токов и напряжения от некоторого уровня называют электрическими импульсами. Они опре

Симметричный триггер на биполярных транзисторах с коллекторно-базовыми связями
       

Несимметричный триггер с эмитерной связью
       

Лекция №12.
Электронные ключи   Электронный ключ – это устройство, которое может находится в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом или разомкнутом.

Ключи на МДП-транзисторах
В ключах на полевых транзистора отсутствуют такой недостаток, как накопление и рассасывание неосновных носителей, поэтому время переключения определения зарядкой и перезарядкой междуэлектродных емк

Компараторы напряжений
Компараторы, или сравнивающие устройства, предназначены для сравнения двух напряжений, поступающие на его входы. Одно из сравниваемых напряжений называется опорным, может быть постоянным или

Дифференцирующие цепи
Дифференцирующей цепью (Д.Ц.) называют устройство сигнал на выходе которого имеет значения, пропорциональные в каждый момент времени производной от входного сигнала   Идеальн

Лекция 13
Выпрямительные устройства. Наиболее распространенными источниками тока является выпрямитель-устройство, преобразующее переменный

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