Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 33
Текст из файла (страница 33)
п.1.1).Конструкция УЭ аналогична той, что используется в затворах мощных полевых транзисторов с управляющимр-п-переходом (см. гл.6).Если на анод подано положительное по отношению к катоду напряжение и управляющий переход открыт,роныто дырки со стороны анода, а электроны со стокатода инжектируютсяв v-базу,снижая еесопротивление. Прибор открыт. Напряжение между катодом и анодом.:мало,типичноепрямоенапряжениенаприборесоставляет1 ... 1,5В.Если управляющий р+ -v-переход находится под обратнымнапряжением, то дырки, идущие от анода, будут эффективноотводиться в цепь УЭ. При достаточно больших обратных на-1пряжениях на управляющем электроде обедненный слой перехода может полностью перекрыть v-область (рис.5.11).В результате возникает потенциальный барьер для электронов, идущихоткатода,и,следовательно,этотбарьерпрепятствуетинжекции электронов из :катода.
Прибор обладает большим сопротивлением и находится в закрытом состоянии. Максимальное напряжение между анодом и катодом в этом состоянии возрастает с увеличением отрицательного смещения на управляющем электроде.Полевые тиристоры устойчивы по отношению :к эффекту dU /dt , 1и функционируют при более высоких температурах по срав-нению с обычными тиристорами, т. е.
они устойчивы и по отношению к эффектуdJл/ dt . . Используютсяв быстродействую-щих схемах, требующих малого времени включения и выклю-чения.111!"~!':111Глава5.177ТиристорыПараметры тиристоров. Основными параметрами тиристоровявляются: напряжение включения Ивкл' ток включения Iвкл'ток выключения (удержания) Iвыкл (!Уд), максимально допустимый ток в открытом состоянии !пр.макс (см.
рис.5.1,в), времязадержки tзд' время включения tвкл' время выключения tвыкл•максимально допустимая скорость нарастания прямого напряжения(dU /dt)макс'максимально допустимая скорость нарастания прямого тока (dl/dt)мaкc и некоторые другие.Модели тиристоров. В п.5.2была рассмотрена двухтранзисторная модель тиристора (см. рис.5.2).При анализе и численных расчетах схем, кроме этой, часто используют модель, вкоторой отражены все основные параметры тиристоров. Обычно в такой модели три перехода Пl' П 2 и П 3 р-п-р-п-структуры (см. рис.5.1,а) заменяют диод_ами, параллельно которым включают барьерные и диффузионные емкости переходов.Инжекциярис.5.1,носителейзаряда черезпереходыП1иП3(см.а), а также влияние управляющего электрода моделируются с помощью генераторов тока, включаемых параллельнодиоду центрального р-п-перехода П 2 ,между управляющимэлектродом и катодом подсоединяется сопротивление шунта Rш(см.
рис.5.3,а). Кроме того, иногда в эквивалентной схеме тиристора находят отражение параметры, связанные с особенностями конструкции, условиями эксплуатации, переходными процессами и т. д.--®r-------1 Контрольные вопросы1 - I- - - - - - - -1. Общие сведения о тиристорах. Классификация.2.3.Каковы устройство и БАХ тиристора?Эквивалентная схема тиристора и физические процессы в тиристоре.4. Переходные процессы и работа тиристора в импульсном режиме.5.Разновидности тиристоров, симисторы: устройство, особенности работы, области применения.6.Полевые тиристоры: устройство, особенности работы, области использования.Раздел1781.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ_ _ _ _;,____ ___,, Глава 6IJ--..--;------ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ6.1.Общие сведенияПолевой транзистор (ПТ)-это трехэлектродный твердотельный прибор, в котором процессы преобразования сигналов осуществляются за счет переноса носителей одного типа (или электронов, или дырок).Основные электроды полевого транзистора называются исток(И), затвор(3),сток (С).
Движение носителей происходит от истока к стоку через канал, расположенный под затвором. Исток,сток и канал-.это полупроводниковые области одного и того жетипа проводимости. Помимо этих областей, в большинстве полевых транзисторов имеется подложка (П), на которой формируются указанные области. Изменение проводимости канала, а частои само формирование канала, происходит за счет подачи и изменения потенциала на затворе.
Затвор является управляющимэлектродом. Создаваемое им поле направлено перпендикулярноперемещению носителей в канале, движущихся от истока к стоку под действием продольного поля, формируемого между истоком и стоком. В большинстве случаев канал выполнен в видеслаболегированного тонкого полупроводникового слоя, с п- илир-типом проводимости, который располагается либо у самой поверхности полупроводника, либо внутри кристалла на некотором расстоянии от его поверхности. В противоположность каналу исток и сток являются сильнолегированными областями.Существует три типа полевых транзисторов: полевые транзисторы (ПТ) с управляющим р-п-переходом, с управляющим переходомметалл-полупроводник, полевые транзисторы с изолированным затвором и структурой металл-диэлектрик-проводник (МДП-транзисторы).Наибольшее распространение получили МДП-транзисторы,которыеширокоиспользуютсявинтегральныхсхемахикакдискретные приборы.
МДП-транзисторы применяются в переключающих схемах. Транзисторы с переходом металл-полупроводник находят применение в быстродействующих цифровыхинтегральных микросхемах и СВЧ-устройствах. ПТ с управляю-Глава6.Полевые транзисторы179щимр-п-переходом используются чаще всего в качестве низкочастотных дискретных приборов.В транзисторах с любым видом управляющего электрического пер~хода канал исходно технологически сформирован.
Однако в МДП-транзисторах канал часто технологически не сформирован. Он образуется за счет приложения к затвору определенного напряжения и формирования поперечного к поверхностиэлектрического поля. Такие транзисторы называются МДП-транзисторами с индУцированным каналом. Если же в исходном состоянии канал технологически сформирован, то такие приборы называются МДП-транзисторами со встроенным каналом.Все указанные транзисторы различаются между собой структурой и способом управления проводимостью канала. При этомпод способом в данном случае следует понимать не различие физических процессов в каждом типе транзистора, а физико-технологическую структурную разновидность, реализующую изменениепроводимостиподвлияниемпотенциаловВ полевых транзисторах с затворами металл-наэлектродах.полупроводникили р-п-переходом на электрический переход подается обратное напряжение, которое изменяет толщину обратносмещенногоперехода.
Следовательно, напряжение на затворе, меняя толщину обедненного слоя, изменяет и толщину проводящей части канала, т. е. его сопротивление и ток через него. В МДП-транзисторах напряжение на металлическом затворе через тонкий слойдиэлектрикасоздаетпоперечноеотносительноэлектрическое поле в полупроводнике,поверхностикоторое управляет концентрацией носителей в канале.Затвор в электрических схемах обычно является входнымэлектродом, поэтому полевые транзисторы имеют, в отличие отбиполярных, большое входное сопротивление на постоянномтоке, которое определяется либо обратносмещенным электрическим переходом, либо тонким слоем диэлектрика.
Поэтомуполевые транзисторы, как и электронные лампы (см. гл.11), относятся к приборам, управляемым напряжением (электрическим полем), в которых входное напряжение определяется ЭДСвходного источника и не зависит от параметров самого прибора.В то время как биполярные транзисторы из-за малого входногосопротивления относятся к приборам, управляемым током.Полевые транзисторы могут включаться по схемам с общим истоком, общим затвором или общим стоком. Наиболее распростране:нной является схема с общим истоком. Обозначения МДП-транзис-180Раздел+Изи+1.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ+ИсиИпиИзиИnи+а)Иси+Изи++г)Иси+д)Рис.ИпиИсив)6)Иси+Исие)6.1торов, включенных по схеме с общим истоком с указанием полярностирис.поданных на электроды напряжений,6.1.На рис.6.1,а и6.1,представлены нав соответственно представленыМДП-транзисторы с индуцированным каналом п-типа и р-типа,где область истокканал-сток изображается штриховой лини-ей, а для транзисторов со встроенными каналами п- (рис.р-типа (рис.6.1, г) -6.1, б)исплошной.
"Условные обозначения в схемевключения с общим истоком для транзисторов с переходом металл-полупроводник и управляющим переходом изображенына рис.6.1,ди6.2.Формирование канала в МДП-транзисторах6.1,е, соответственно для каналов п- ир-типа."Устройство МДП-транзистора с индуцированным каналомпредставлено на рис.тока,затвор,6-канала),6.2,вывод истока,3 -7-а, где4-подложка,2 -область исSi02 , 5 -индуцированный канал (или область формированиясток,область стока,8-область перекрытия с2и8L-(см. также рис.ние на затворе отсутствует,существует.1-диэлектрический слойдлина канала,6.10).oL -Если напряжето в исходном состоянии канал неГлава3и34 56с6.181Полевые транзисторы7 Si0 2j2хoL1L111181п1б)а)Рис.6.2Рассмотрим процессы в МДП-структуре, которая сформирована в области затвора и состоит из металлического слоя затвора, тонкого диэлектрического слоя, подложки р-типа проводимости и металлического электрода, образующего вывод подложки (рис.6.2,б).
Сначала предположим, что на исток и стокнапряжение не подается и их цепи объединены с подложкой(см. рис.6.2,б). Напряжение будет прикладываться между затвором и подложкой. Для простоты будем также считать, чторабота выхода полупроводника и металла одинакова и контактная разность потенциалов между ними равна нулю, поверхностный заряд на границе раздела полупроводник-диэлектрик отсутствует, а концентрация атомов акцепторов в подложке одинакова по всему объему.Рассматриваемая структура подобна конденсатору с обкладками из металла и полупроводника р-типа. Если к затвору приложить относительно подложки отрицательный потенциал (металл заряжается отрицательно), то на границе полупроводникас диэлектриком появляется индуцированный положительныйзаряд, который возникает за счет дырок, притянутых из объемаэлектрическимполем,создаваемымвнешнимотрицательнымзарядом. В диэлектрике свободных носителей заряда нет, поэтомунапряженностьэлектрическогополявнемодинаковапообъему.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
