рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы - раздел Электротехника, Основные элементы электротехники и электроники   1.7.1 Полевой Транзистор С Р-N Переходом   ...

 

1.7.1 Полевой транзистор с р-n переходом

 

Полевой транзистор имеет два существенных отличия от биполярного, которые и определяют его основные свойства. Во-первых, в полевом транзисторе один основной носитель заряда, это либо дырка, либо электрон. Во-вторых, и это главное отличие, р-n переход расположен вдоль движения основного носителя заряда. На рис.1.67 показана схематически конструкция полевого транзистора, где носителем заряда является электрон. Область полупроводника, где движутся электроны, называют каналом. В данном случае это будет полевой транзистор с каналом n-типа. Транзистор имеет три вывода, с помощью которых он подключается к внешней цепи. Основной ток протекает по n-каналу от истока к стоку. Затвор служит для управления величиной тока. При отсутствии приложенных напряжений избыточные электроны достаточно равномерно распределены в канале. Чтобы обеспечить движение электронов в канале, создают разность потенциалов между истоком и стоком, с помощью стоковой эдс ( ). А для управления этим потоком электронов, создают разность потенциалов между истоком и затвором с помощью э.д.с. затвора ( ). Эта эдс создает электрическое поле в канале, вектор поля направлен так , что чем больше величина эдс, тем сильнее «отжимаются» электроны от затвора (рис.1.68) Другими словами, чем больше отрицательное напряжение , тем меньше эффективное сечение канала, тем больше сопротивление протеканию тока между истоком и стоком. Обратите внимание на полярность эдс.

сток
исток
затвор

Рис.1.67 n-канальный транзистор Рис.1.68 Рабочее состояние транзистора
   
Рис.1.69 Схемное изображение транзистора n-типа Рис.1.70 Проходная характеристика транзистора n-типа Рис.1.71 Стоковая характеристика транзистора n-типа

Обозначение транзистора с n-каналом в схемах показано на рис1.69.

 

 

В отличии от биполярного транзистора у полевого транзистора нет понятия входной характеристики. Это связано с тем, что ток затвора практически равен нулю. Вместо входной характеристики вводят проходную характеристику-зависимость тока стока ( ) от входного напряжения затвор-исток ( ) (рис.1.70). При напряжении , получившем название напряжения отсечки (т.А), ток стока практически равен нулю (канал пережат, режим отсечки). При напряжении , ток стока определяется только внешними условиями (канал полностью открыт). Следует заметить, что проходная характеристика показывает максимально возможное значение тока стока при заданном значении напряжения затвор-исток. Фактическое значение тока стока определяется по выходной характеристике транзистора (рис.1.71). Выходная характеристика многозначна (при одном и том же значении напряжения сток-исток), ток стока зависит от параметра . Особенность выходной характеристики состоит в том, что левее пунктирной линии ток стока линейно зависит от напряжения сток-исток. Так ,например если напряжение , то на участке от 0 до т.1, транзистор представляет собой линейный резистор величиной , а на участке от 0 до т.2 линейный резистор величиной . Если транзистор работает в этой области, то говорят что наблюдается линейный режим. При дальнейшем увеличении напряжения сток-исток ( ) наступает режим насыщения, при котором ток стока практически не зависит от и меняется только при изменении напряжения затвор-исток ( ).

Как и биполярный транзистор, полевой транзистор можно включить тремя разными способами (таб.1.5):

 

Таб.1.5

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

 

Читатель! Прежде чем двигаться дальше, проверьте себя. На рис.1.72 показана схема усилителя на полевом транзисторе в режиме покоя. На рис.1.73,1.74 характеристики полевого транзистора. Готовы ли Вы ответить на следующие вопросы:

 

Параметры схемы
EС=3 В
R1=20 кОм
RС=4,33 кОм
RИ=0,67 кОм
V1=2,1 В
 
Рис.1.72 Усилитель на полевом транзисторе в режиме покоя

 

Рис.1.72 Проходная характеристика транзистора 2N3686 Рис.1.73 Стоковая характеристика транзистора 2N3686
Вопрос
Назовите тип транзистора
Чему равно напряжение отсечки
Чему равен ток отсечки
Чему равно сопротивление транзистора в т.1
Чему равна проводимость транзистора в т.2
Чему равен ток затвора
Чему равен ток стока
Чему равно напряжение
Чему равно напряжение

 

На отмеченные вопросы, ответы приведены ниже.

№ вопроса Ответ № вопроса Ответ
-0,8 В
0,68 mA 0,207 mA
2500 Ом -400 mB
9*10-4 Сим 1,96 В

 

1.7.2 МОП- транзисторы. Конструкция и характеристики

Рассмотренный выше полевой транзистор с р-n переходом, в настоящее время во многих случаях вытеснен полевым транзистором, получившим название МОП-транзистора. Название вытекает из конструкции транзистора, показанной на рис.1.74.

Рис.1.74 Конструкция МОП-транзистора

Буква М в названии говорит о том, что затвор (вывод 1) это металлическая пластинка. О - окисел (изолирующий слой, отделяющий металлический электрод от подложки). П -полупроводник (подложка, которая представляет собой кремниевый брусок р-типа). В подложке сформированы две области n-типа, одна из которых (вывод 3) - сток, другая (вывод 2) - исток. Схема включения данного транзистора в электрическую цепь показана на рис.1.75:

Рис.1.75 Моп-транзистор с индуцированным каналом

Если величина эдс, подключенной к затвору, будет равна нулю ( ), то стоковая эдс на стыке сток-подложка создает электрическое поле, которое совпадает с собственным полем р-n перехода и тем самым увеличивает потенциальный барьер. Как следствие, ток стока равен практически нулю. Если эдс , то электрическое поле, созданное данной эдс, при данной полярности, начнет отталкивать дырки в подложке и как результат, в подложке образуется проводящий канал n-типа ( рис.1.75) :

Меняя величину эдс , можно менять сечение проводящего индуцированного канала и тем самым управлять током стока.

Другой тип МОП-транзисторов – это транзистор с встроенным каналом. Изменение конструкции приводит к изменению вида проходной характеристики. В таб.1.3 показаны виды полевых транзисторов, их обозначение на схемах, а также характерный вид проходных и стоковых характеристик.

Таблица 1.3.

Тип транзистора Обозначение Проходная характеристика
Транзистор с р-n переходом с каналом n-типа
  Транзистор с р-n переходом с каналом р-типа
  МОП-транзистор с встроенным n-каналом
МОП-транзистор с встроенным р-каналом
МОП-транзистор с индуцированным n-каналом
МОП-транзистор с индуцированным р-каналом

В отличие от транзисторов с р-n переходом, МОП-транзисторы, могут работать с разными по знаку напряжениями затвор-исток.

Стоковые характеристики всех полевых транзисторов имеют одинаковый характер, отличие только в знаках напряжений сток-исток и затвор- исток, в зависимости от типа канала (рис.1.76).

С n-каналом С р-каналом
Рис.1.76. Стоковые характеристики полевых транзисторов

Следует запомнить, что входное сопротивление у полевых транзисторов значительно больше по сравнению с биполярными транзисторами.

Читатель! Прежде чем двигаться дальше, проверьте себя. Готовы ли Вы ответить на следующие вопросы:

Вопрос
Сколько типов полевых транзисторов Вы знаете?
Нарисуйте проходные характеристики МОП-транзисторов
Нарисуйте схему усилителя постоянного тока в режиме покоя с МОП-транзистором со встроенным n-каналом
Нарисуйте схему усилителя постоянного тока в режиме покоя с МОП-транзистором с индуцированным n- каналом
Нарисуйте схему усилителя постоянного тока в режиме покоя с МОП-транзистором со встроенным р-каналом
Нарисуйте схему усилителя постоянного тока в режиме покоя с МОП-транзистором с индуцированным р- каналом

 

 

На отмеченные вопросы, ответы приведены ниже.

№ вопроса Ответ № вопроса Ответ

Уважаемый читатель! На этом мы заканчиваем рассмотрение резистивных элементов, используемых в электротехнике и электронике. Запомните:

1. Поведение этих элементов в схеме, в целом определяется вольтамперной характеристикой. А поэтому следует твердо помнить характеристики для всех видов резистивных элементов.

2. Значения токов и напряжений на этих элементах устанавливаются практически мгновенно. Подключил элемент к источнику и тот же момент скачком меняются ток и напряжение на элементе.

3. Закон Ома это исключительно могучий инструмент анализа электрических схем. Но им надо пользоваться умело. Теоретически он справедлив только для линейного резистора. На практике , в статических режимах, можно его использовать, отдавая себе отчет в том, что связь между током и напряжением определяется видом вольтамперной характеристики.

4. Широко пользуйтесь законами Кирхгофа. Особое значение имеет 2-ой закон, так как он позволяет связать между собой разные элементы, входящие в один контур. Анализ уравнения для контура позволяет многое понять, что происходит в схеме.

5. Есть и другие резистивные элементы, которые не были рассмотрены в данной главе по разным причинам. Среди них важное значение имеет тиристор, широко используемый в силовой электронике.

6. Все, что мы рассмотрели в данной главе будет широко использоваться в дальнейшем.

 

 

Оглавление

Введение
Глава 1. Основные резистивные элементы электротехники и электроники .Электрические цепи с резистивными элементами.
  1.1 Резистор с линейной вольтамперной характеристикой  
  1.2 Использование понятия резистор для анализа простыхэлектрических цепей
  1.3 Анализ простых резистивных цепей с использованием законов Кирхгофа.  
  1.4 Анализ простых резистивных цепей с использованием понятия входного сопротивления.  
  1.5 Нелинейные резистивные элементы .    
  1.6 Нелинейные трехполюсные резистивные элементы .
  1.6.1 Биполярный транзистор (основные понятия)
  1.7 Полевые транзисторы  
  1.7.1 Полевой транзистор с р-n переходом
  1.7.2 МОП- транзисторы. Конструкция и характеристики  

 

Список использованных источников   1.Зевеке Г.В. Основы теории цепей / Г.В. Зевеке ,П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. 5-е изд., перераб.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-528с. 2.Джонс М.Х. Электроника-практический курс/ М.Х. Джонс.- М.:ПОСТМАРКЕТ, 1999.-528 с. 3.Довгун В.П. Электротехника и Электроника: учеб.пособие / В.П. Довгун.-Красноярск :ИПЦ КГТУ, 2006.-252 с. 4.Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение/ В.И. Карлащук.-3-е изд., дополненное и переработанное.-М.:СОЛОН-Пресс,2003.-736 с. 5.Криштафович А.К. Промышленная электроника: учебник для техникумов.2-изд., переработанное и дополненное.-М.: «ВЫСШАЯ ШКОЛА»,1984.-351 c. 6.Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.1-М.: Мир, 1986.-598с 7.Прянишников В.А. Электроника, полный курс лекции. - С-Пб.: Корона
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

 

 

принт, 2004.-416с.,ил.

 

 

.

 

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основные элементы электротехники и электроники

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ... ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ...

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

По всем элементам протекает один и тот же ток.
Параллельное соединение характеризуется тем, что к обеим лампочкам приложено одно и то же напряжение, равное разности потенциалов . В соответствии с балансом мощно

Ко всем элементам приложено одно и тоже напряжение.
Внимание!Прежде чем идти дальше, проверьте себя. Готовы ли вы ответить на вопросы, которые вам может задать преподаватель или жизнь (таб. В2): Таблица В2.

Использование понятия резистор для анализа простых электрических цепей.
Модель резистора (рис.1.1), связывает линейно между собой напряжение и ток на участке между точками 1 и 2. Возьмем какое-то реальное электротехническое устройство (рис1.4), име

Анализ простых резистивных цепей с использованием законов Кирхгофа.
Анализ цепей- это, прежде всего, нахождение токов в ветвях и потенциалов узлов и точек. Существует много разных методов анализа, но в основе их всех лежат два закона Кирхгофа: 1-ый

Анализ простых резистивных цепей с использованием понятия входного сопротивления.
Следует заметить, какой бы сложной ни была схема, очень часто при анализе представляет интерес величина так называемого входного сопротивления. Под понятием входного сопротивления (RВХ)

Входное сопротивление относительно точек: 1-2.
Включаем между точками 1-2 эдс . А э.д.с. ЕГ, так как ее внутреннее сопротивление равно нулю, закорачиваем и получаем схему на рис.1.10.

Входное сопротивление относительно точек: 5-6.
Включаем между точками 5-6 эдс . А эдс ЕГ, так как ее внутреннее сопротивление равно нулю закорачиваем и получаем схему на рис.1.12.  

Нелинейные резистивные элементы .
  Ярким и широко используемым в электротехнике и электронике нелинейным резистивным элементом является полупроводниковый диод, изображение которого показано на рис.1.20, а вольтамперн

Нелинейные трехполюсные резистивные элементы .
  1.6.1 Биполярный транзистор (основные понятия) Одним из базовых элементов в электронике является биполярный транзистор, структура которого показана на рис.1.41: в одном кри

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