Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 41
Текст из файла (страница 41)
две области р-типа (рис. 1О '2), Одна из этих областей используется как исток И, другая — как сток С. Электрод затвора 3 изолирован от поцложки тонким слоем диэлектрика %02. Рассмотрим механизм работы индуцированного канала, положив, что электроды подлохоси П и нсзока соединены между собой. Предположим сначала, что пень стока разомкнута, При напряжении (7 н = О, т. е. коротком замыкании между выводами эатворз и истока, в приграничном слое подложки с диэлектриком вследствие контактных явлений образуется обогащенный слой (см. рис, 10.9). Однако нрн этом токопроводящин канал между стоком и истоком отсутствует Это объясняется тем, что между полупроводником подложзси л-тнпз и полупроводниками областей сгока и истока р-типа образуются цва р.л перехоцз, включенных навстречу друг другу.
При увеличении отрицательного значения напряжения (1 1 ( 0 сначала вместо обогащенного слоя образуется обедненный слой (см. рис. !0.7), а затем при напряжении меньше порогового (7 „— нн- ЗИ пер версный слой (см. рис. 10.8), к е. нндупированный канал р-типа между стоком и истоком. Если теперь в цепь стока включить источник ЭЛС Е . отрицательным пошосом к стоку, то в р-канале появится ток. При этом в силу неравенства (10.10) ширина инцупированного капала уменьшзстся по направлению от истока к стоку, где ее можно рогу.шровзть вплоть цо полного перекрытия.
Подключение источника ЭЛС /: положнгельпым полюсом к стоку недопустимо. В этом случае 251 1а УиисюВ -)и -В -Ч -г и,„,В а) г) Рис !О 2т (l = -Š— ВО ( (.~ „= — В, (О, (10.11) 'с,нА 1с,мА 10 и,„,в и„„, Рн~ !О 24 и управление инпуцированным каналом невозможно. На рис. 10.23, а и б нривелсны стоковые и стока-затворные статические характеристики МДН-транзистора с индуцированным каналом р-типа, В МДП-транзисторах с соп)уцнроаанным каналом л-тала используется подложка из полупроводника р-типа, в которой сознаются две области полупроводника л-типа для стока и истока Вследствие контактных явлений на границе раздела лиэлектрика и подложки в нрнграни аюм слое послецней индуцируется инверсный слой (см.
рис, !0,10), т, е. канал и-типа. Этот канал сос;.иняст мсжцу собой области стока и истока при отсутствии напряжснил (2 н = О, Нри увеличении напряжении (23и ) 0 индуцнрованный канал обогмцается электролами, при умень- ! и с и с Рис. 10 25 Таблица !О. !. Полярность напряжении мжкду злектродемн полевых транзисторов в рабочем режиме ПЗИ ПОИ от ~СИ ППИ Зи пор! (12 Тип кя- Тип нана под.
лож- ки Режим работы канала Тип полевого транзистора Обеднение Обеднение Транзистор с упревляюшнм р.л переходом МЛП-транзистор с инлунировен- ным каналам >О <О <О -0 <О >О <0 >О <0 <О < 0 >О Обогьшение Обеднение Обогащение <О >О >0 <О <0 МДП-транзншор со встроенным каналом <0 >О >О <0 Обеднение Обогащение Обеднение Обошшенис >О <О <0 >О <О >0 253 шенин наппяжения 1! и < 0 обедняется. Остальные процессы в инду.
цированных каналах и- и р-типов аналогичны. Статические стоковые и стоко-затворные характеристики МДП- транзистора с индуцированным л-канадом приведены на рис. 10.24,а и б МДП-транзисторы с технологически встроенным каналом имеют канат л- или р-тнпа. Встроенный в процессе технологического изготовления транзистора канал самоизопируется от подложки обедненным слоем и-л перехода, Основная особечность МДП-транзисторов со встроенным каналом заключается в возможности их работы в режиме объединения и обогащения встроенного канала подобно рассмотренной выше работе МДП-транзнстора с индуцированным каналом п-типа, У всех типов МДП.транзисторов электрод подложки либо соединяется с электродом истока, либо служит в качестве второго затвора. Условные обозначения полевых транзисторов с управляющим р-л переходом, МДП-транзисторов с индуцированным каналом и МДП- транзисторов со встроенным каналом приведены соответственно на позициях! — 3 рис, 10.25, а дчя канала и-типа и рис.
10.25, б для канала р-типа. В табл. 10,1 приведены полярности напряжений между электродами МДП-транзисторов в рабочем режиме. Основные достоинства полевых транзисторов — большое сопротивление входной цепи (! — !О МОм) н технологичность при производстве интегральных микросхем с большой плотностью размещения элементов. Основной недостаток — относительно невысокое быстродействие. 1О.В. ТИРИСТОРЫ Тиристор — полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями и тремя или более последовательно включенными р-л переходами. Наиболее распространена структура тиристора с четырьмя чередующимися слоями полупроводников р- и и-типов (рис. !0.26).
Различают управляемые, или триодные, и неуправляемые, нли диоднью, тиристоры. Диодный тиристор имеет два вывода — анодный А и катодный Кот Его переключение из одного устойчивого состояния в другое в цепи переменного тока (см. рис. 6.7) определяется методом нагрузочной характеристики (см. Рис. 6.8). Здесь и в дальнейшем примем, что ВЛХ тиристоров безынерционные, т. е. Х(!2) = Ни). При ш1авном уве. личении от нулевого значения ЭДС с диодный тиристор сначала будет зк закрыл и ток в цепи мал (точка ! на ВЛХ по рис.
!0.26). В точке 2 ВЛХ диодного тиристора напряжение на нем достигнет напряжения включения !2 = !/ . Дальнейшее даже незначительное увеличение ЭДС акл' с, приведет к резкому изменению режима работы цепи (точка 3 на ВЛХ), т. е. открыва1л ю диодного тиристора. При уменьшении ЭДС сзк процессы в цепи прттекают в обратном порядке В точке 4 ВЛХ Рис.
10 2Ь 254 напряжение достигнет напряжения выключения. Дальнейшее уменьшение ЭДС с приводит к закрыванию диодного тиристора, зк Находят применение также симметричные диодные тиристоры, условное обозначение которых и их ВАХ приведены на рис. 10.27. Триодньсй гирисгор кроме анодного и катодного выводов имеет еше вывод управляюшего электрода УЭ, Последний подключается либо к ближайшей к катоду Г-областч, либо к ближайшей к аноду л.области В соответствии с этим различают катодиое и анодное управление тиристором. Перное подключение более распространено. Струк.
тура тиристора с катодным управлением, его условное изображение и ВЛХ приведены на рис. !0.28. Г!ри изменении напряжения управления ГГ изменяется и напряжение включения тиристора Г/ . Следовательтн икл' но, его можно использовать как управляемый ключ, Для запирания триодного тпрнстора необходимо уменьшить ток практически до нуля. Рнс 1О 27 Рис ! 0.29 а2 ф~ Ри . 1О вд Рнс !О зя 255 Типовая конструкция триодного тиристора большой мощности приведена на рис.
10.29, где 1 - основание из меди; г — трубка из стали со стеклоизолятором; 3, 4 — четырехслойная структура р-и-р-и с при. паянными к неи вольфрамовыми дисками 5 и 6; 7, 8 — стержневые вывоцы катоца и управля>ощего электрода соответственно, которые через переходные втулки 9 соединяются с гибкими наружными выводами. Разновидностью управляемых тиристоров являются занираел>ые грит>дные тнристоры, н которых запирание возможно при помощи коротких по длительности импульсов напряжения 17 обратной поляр- \.' н ности.
Их условное изображение привецено на рис. 10.30, а и б шзя ка. годного и анодного управлений сс>ответственно. Основная область применения тиристоров — пр образовательная тех. ника. Номинальные значения токов у некоторых типов тиристоров в открьпом состоянии достигают 5000 А, а номинальные значения напряжений в закрьпом состоянии — до 5000 В. 10.7. пОлупРОВОдникОВые РезистОРы, кОнденсАтОРы, ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ На основе полупровоцников изготовляются резисторы с постоянным сопротивлением, а также резисторы с нелинейными ВАХ.
К последним относится варистор Его типовая ВАХ и условное изображение приведены на рис. 1О 31. Варисторы применяются, например, в стабили. заторах и ограничителях напряжении подобно опорному диолу в цепи на рис. 10.13, б. Полупроводниковые резисторы, сопротивление которых сильно зависит от температуры внешней среды, называются терлшрезнсторами. Различают терморезисторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, В конденсаторах на основе полупроводников — варикапах — используется изменение емкости р-л перехода в зависимости от приложенного САФ га ~а га ав Ри с.
! О. 3 2 Рнс. 1О 3> к нему напряжения. Условное изображение и типовая характеристика варикапа приведены на рис, 10,32. К оптоэлектронным относятся полупроводниковые приборы, способные работать в качестве источников (светоизлучающие диоды) и приемников (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры) излучения, Работа саетоизлучаюи1его диода основана на явлении индукционной электролюминесценции, т, е излучения квантов света при рекомбинации носителей заряда в р-л переходе, смещенном в прямом направлении, Работа фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и фототиристоров основана на явлении внутреннего фотоэффекта, т.
е. генерации в полупроводниках избыточных пар носителей заряда — электронов и дырок — под действием излучения. В фоторезисторах зто приводит к изменению электрической проводимости полупроводника при его освещении. В фотодиодах избыточность носителей заряда увеличивает потенцизльный барьер р-л перехода, Если к освещенному фотодиоду подключить резистор, то в цепи наблюдается ток, т.
е. преобразование энергии излучения в электрическую. Фототранзистор с двумя р-п переходами имеет структуру обычного биполярного транзистора, но только два вывода — коллекторный н эмиттерный. Ток в цепи фототранзистора зависит не только ог напряжения между коллектором и змиттером, но и от его освещенности.
Фототиристор с тремя р-и переходами также имеет два вывода— анодный и катодный. Его ВАХ подобна ВАХ триодного тиристора на рис. 10.28 с той особенностью, что напряжение включения 17 зави. вял сит от освещенности фототиристора. то.в, клАссиФикАция пОлупРОВОдникОВых устРОйстВ По своим функциональным задачам полупроводниковые устройства можно разделить на три группы; преобразовательные, в том числе выпрямительные; усилительные и импульсные, в том числе логические.
Преобразовательные устройства осуществляют преобразование напряжения и тока источника энергии в напряжение и ток, необходимые приемнику энергии. Выпрямительные устройства служат для преобразования синусоицальных напряжений и токов в постоянные. Обратное преобразование реализуют инйерторы, а изменение значений постоянного напряжения и частоты синусоидального тока — преобразователи напряжения и частоты. Преобразовательные устройства широко применяются в злектроприводе, устройствах электросварки, электротермии и т, д. В усилительных устройствах те или иные параметры сигналов увеличиваются до значений, необходимых для работы исполнительных органов. При помо~пи импульсных и логических устройств создают различные системы управления. Первые обеспечивают необходимую временную программу, а вторые — необходимую логическую программу совместной работы отдельных частей обьекта управления.
о 257 Отметим, что деление полупроводниковых устройств по их функциональному назначению в известной степени условно. Реальные полупроводниковые устройства часто соцержат элементы нескольких групп, а также генераторы синусоидальных колебаний, стабилизаторы напряжения и т. п. 10Л. НЕУПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ В общем случае структурная схема выпрямительного устройства (рис. 10.33) содержит трансформатор Т, выпрямитель В, с~лаживающий фильтр Ф и стабилизатор выпрямленного напряжения Сг. Трансформатор служит для изменения синусоидального напряжения сети С до не.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
