metod_15.03.04_atppp_ewb_2016 (1016587), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Биполярные транзисторыРазличают три схемы включения биполярных транзисторов: с общей базой(ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК). На практике чащевсего используются два семейства ВАХ транзисторов - входные и выходные.Входные характеристики определяют зависимость входного тока (базы илиэмиттера в зависимости от способа включения транзистора) от напряжения между26базой и эмиттером при фиксированных значениях напряжения на коллекторе.Выходные характеристики определяют зависимость тока коллектора от напряженияколлектор-эмиттер при фиксированных значениях тока базы или эмиттера (взависимости от способа включения транзистора).Входные характеристики имеют вид, аналогичный характеристикам диодов:ток экспоненциально возрастает с увеличением напряжения база-эмиттер.
Приповышении и понижении температуры входные характеристики смещаются всторону меньших и больших входных напряжений соответственно. Напряжениемежду базой и эмиттером для кремниевых транзисторов уменьшается примерно на2мВ при увеличении температуры на каждый градус Цельсия.Особенностью выходных характеристик транзистора, включенного по схеме сОБ, является слабая зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-база Uкб.При больших напряжениях Uкб, происходит пробой коллекторного перехода.
Приувеличении температуры выходные характеристики смещаются в сторону большихтоков из-за увеличения обратного тока Iко.У транзистора, включенного по схеме с ОЭ, ток коллектора более сильнозависит от напряжения коллектор-эмиттер. Резкое возрастание тока коллектораначинается при меньшем коллекторном напряжении, чем для включениятранзистора по схеме с ОБ. При повышении температуры выходные характеристикизначительно смещаются в сторону больших токов, их наклон сильно увеличивается.ВАХ транзисторов и диодов снимаются на постоянном токе (по точкам) или спомощью специальных приборов - характериографов, позволяющих избежатьсильного нагрева приборов.Входные и выходные характеристики транзисторов используются для расчетацепей смещения и стабилизации режима, расчета конечных состояний ключевыхсхем (режима отсечки, насыщения).В библиотеку EWB включено достаточно большое количество импортныхбиполярных транзисторов.
В некоторых случаях может оказаться более удобнымсамостоятельно создать отдельную библиотеку отечественных транзисторов,используя команду Model из меню Circuit.В состав параметров транзисторов включено следующие компоненты.Saturation current Is [IS] - обратный ток коллекторного перехода, A;Forward current gain coefficient BF [BF] - коэффициент усиления тока в схеме с ОЭH21;Reverse current gain coefficient BR [BR] - коэффициент усиления тока в схеме с ОЭпри инверсном включении транзистора (эмиттер и коллектор меняются местами);Base ohmic resistance rb [RB] - объемное сопротивление базы, Ом;Collector ohmic resistance re [RC] - объемное сопротивление коллектора, Ом;Emitter ohmic resistance re [RE] - объемное сопротивление эмиттера, Ом;Zero-bias B-E junction capacitance Ce [CJE] - емкость эмиттерного перехода принулевом напряжении, Ф;Zero-bias C-E junction capacitance Cc [CJC] - емкость коллекторного перехода принулевом напряжении, Ф;Substrate capacitance Cs [CJS]- емкость коллектор-подложка, Ф;Forward transit time tF [TF] - время переноса заряда через базу, с;27Revers transit tR [TR] - время переноса заряда через базу в инверсномвключении, с;B-E junction grading coefficient me [ME] - коэффициент плавности эмиттерногоперехода;В-С junction grading coefficient me [MC] - коэффициент плавности коллекторногоперехода;Early voltage VA [VA] - напряжение Эрли, близкое к параметру Uk max, В;Base-Emitter Leakage Saturation Current Ise[ISE] - обратный ток эмиттерногоперехода, A;Forward Beta High-Current Knee-Point Ikf [IKF]- ток начала спада усиления потоку, близкое к параметру Ik max, A;Base-Emitter Leakage Emission Coefficient Ne [NE] - коэффициент неидеальностиэмиттерного перехода.В-С junction potential pc[VJC] - контактная разность потенциалов переходабаза-коллектор, В.В-Е junction potential ре [VJE] - контактная разность потенциалов переходабаза-эмиттер, В.NF - коэффициент неидеальности в нормальном режиме;NR - коэффициент неидеальности в инверсном режиме;IKR - ток начала спада коэффициента усиления тока в инверсном режиме.
А;NC - коэффициент неидеальности коллекторного перехода;RBM - минимальное сопротивление базы при больших токах, Ом;IRB - ток базы, при котором сопротивление базы уменьшается на 50% от разницыRB-RBM, А;XTF - коэффициент, определяющий зависимость времени TF переноса зарядовчерез базу от напряжения коллектор-база;VTF - напряжение коллектор-база, при котором начинает сказываться его влияниена TF, В;ITF - ток коллектора, при котором начинается сказываться его влияние на TF, А;PTF - дополнительный фазовый сдвиг на граничной частоте транзистораFгр=l/(2nTF), град.;VJS - контактная разность потенциалов перехода коллектор-подложка. В;MJS - коэффициент плавности перехода коллектор-подложка;XCJC - коэффициент расщепления емкости база-коллектор;FC - коэффициент нелинейности барьерной емкости прямо смещенных переходов;EG - ширина запрещенной зоны, эВ;ХТВ - температурный коэффициент усиления тока в нормальном и инверсномрежимах;XTI - температурный коэффициент тока насыщения;KF - коэффициент фликкер-шума;AF - показатель степени в формуле для фликкер-шума;TNOM - температура транзистора.4.9.
Полевые транзисторыПервоначальное название полевых транзисторов — униполярные транзисторы28— было связано с тем, что в таких транзисторах используется основные носителитолько одного типа (электронов или дырок). Процессы инжекции и диффузии втаких транзисторах практически отсутствуют, во всяком случае, они не играютпринципиальной роли. Основным способом движения носителей является дрейф вэлектрическом поле.Для того чтобы управлять током в полупроводнике при постоянномэлектрическом поле, нужно изменять удельную проводимость полупроводниковогослоя или его площадь.
На практике используются оба способа и основаны они наэффекте поля (управление напряжением на затворе). Поэтому униполярныетранзисторы обычно называют полевыми транзисторами. Проводящий слой, покоторому протекает ток, называют каналом. Отсюда еще одно название такогокласса транзисторов — канальные транзисторы.Каналы могут быть приповерхностными и объемными. Приповерхностныеканалы представляют собой либо обогащенные слои, обусловленные наличиемдонорных примесей в диэлектрике, либо инверсионные слои, образующиеся поддействием внешнего поля.
Объемные же каналы представляют собой участкиоднородного полупроводника, отделенные от поверхности обедненным слоем.Транзисторы с объемным каналом отличаются тем, что обедненный слойсоздается с помощью p—n-перехода. Поэтому их часто называют полевымитранзисторами с р—n-переходом или просто полевые транзисторы. Транзисторытакого типа впервые описаны Шокли в 1952 г. В библиотеке компонентовпрограммы они представлены двумя образцами: n-канальным и р-канальным.Параметры моделей полевых транзисторов задаются с помощью диалоговогоокна и перечислены ниже.1.
Напряжение отсечки, В (Threshold voltage VTO [VTO]) — напряжениемежду затвором и истоком полевого транзистора с р—n-переходом или сизолированным затвором, работающих в режиме обеднения, при котором ток стокадостигает заданного низкого напряжения. Для транзисторов с изолированнымзатвором, работающих в режиме обогащения, этот параметр называется пороговымнапряжением.2. Коэффициент пропорциональности, А/В2 (Transconductance coefficient В[КР]).3. Параметр модуляции длины канала, 1/В (Channel-length modulation lm[LAMBDA]).4. Объемное сопротивление области стока, Ом (Drain ohmic resistance Rd[RD]).5. Объемное сопротивление области истока. Ом (Source ohmic resistance Rs[RS]).6.
Ток насыщения р—n-перехода, A (Gate-junction saturation current Is [IS])— только для полевых транзисторов с р—n-переходом.7. Емкость между затвором и стоком при нулевом смещении, Ф (Zero-biasgate-drain junction capacitance Cgd [CGD]).8. Емкость между затвором и истоком при нулевом смещении, Ф (Zero-biasgate-source junction capacitance Cgs [CGS]).9. Контактная разность потенциалов р—n-перехода, В (Gate-junction potentialpb [РВ]) — только для полевых транзисторов с р—n-переходом.29Остальные параметрыбиполярных транзисторов.аналогичнырассмотреннымвышепараметрамМДП - транзисторы. Другой тип полевых транзисторов – транзисторы сприповерхностным каналом и структурой металл-диэлектрик-полупроводник. Вчастном случае, если диэлектриком является окисел (двуокись кремния),используется название МОП – транзисторы.МДМ – транзисторы бывают двух типов: транзисторы со встроенным и синдуцированными каналами (в последнем случае канал наводится под действиемнапряжения, приложенного к управляющим электродам).Транзисторы первого типа могут работать как в режиме обеднения каналаносителями заряда, так и в режиме обогащения.
Второй тип МДП-транзисторовможно использовать только в режиме обогащения. В отличие от транзисторов суправляющимр—n-переходомметаллическийзатворМДП-транзисторовизолирован от полупроводника слоем диэлектрика и имеется дополнительныйвывод от кристалла, называемый подложкой, на которой выполнен прибор.Управляющее напряжение подается между затвором и подложкой. Подвлиянием образующегося электрического поля у поверхности полупроводникасоздается р-канал за счет отталкивания электронов от поверхности вглубьполупроводника в транзисторе с индуцированным каналом. В транзисторе совстроенным каналом происходит расширение или сужение имеющегося канала. Поддействием управляющего напряжения изменяется ширина канала и, соответственно,сопротивление и ток транзистора.Напряжение на затворе, при котором индуцируется канал, называетсяпороговым напряжением. При практическом определении этого напряжения обычнозадается определенный ток стока, при котором потенциал затвора достигаетпорогового напряжения (0,2...1 В для транзисторов с n-каналом и 2...4 В ср-каналом).По мере удаления от поверхности полупроводника концентрацияиндуцированных дырок уменьшается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
