Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Управляющим напряжением является напряжение бг, Большинство ПТ являкэтся сичметричньгми, те их свойства ." почти не изменяются, если их электроды С и И поменять местами. В транзис" торах с управляющим переходом затвор отделен от канала СИ р-и переходом. ,При правильной полярности напряжения 1г', р-п переход запирается, и изолирует затвор от канала, при противоположной полярности он сггкрывается. Дтя ПТе управляюи!им переходом такой реэнэом является зопреггге иным У ПТ с изолированным затвором, или МОП транзисторов (МОП вЂ” металл-оксид-полупроводник) затвор отделен ст канала СИ тонким слоем диэ- еуо у МОП со встроенным каналом и-типа Канал л-типа МОП с уцированным алом и-типа упра МОП с индуцированн каналом р-ти входом ОП со встроенным каналом р-типа -lс в Канал р-тнпа Рис. 8,2.
Типовые передаточные характеристики ПТ 100 лектрика. При таком исполнении транзистора ток через затвор не будет протекать при любой полярности напряжения на затворе. Входные сопротивления ПТ с управляютцнм переходом составляют от 10" до 10ы Ом, а для МОП транзисторов — от 1Ом до 1О' Ом В МОП транзисторах присутствует четвертый вывод аг так называемой подложки. Этот электрод, как и затвор, может выполнять управляющие функции, но он отделен от канала только р-п переходом.
Управляющие свойства подложки обычно не используются, а ее вывод соединяют с выводом истока. Аналогично делению биполярных транзисторов на р-и-р и и-р-л-транзисторы, полевые транзисторы делуп ся на р-канальные и и-канальные. У и-канальных ПТ ток канала становится тем меньше, чем меньше потенциал затвора. У р-канальных ПТ наблюдается обратное яшгсние.
Типовые передаточные характеристики ПТ приведены на рис. 8.2. Пользуясь этими характеристиками, можно установить полярность улравлюощего напряжения, направление тока в канале и диапазон управляющего напряжения. Рассмсчрим некоторые особенности этих характеристик. Все характеристики ПТ с каналом л-типа расположены в верхней половине графика и, следовательно, имеют положительный ток, что соответствует положитель- МОП с индуцироааннк и юнютом п.типе ПТ с и-канвпом и управляющим переходом ( т МО и-р-и ювнзистор р ° е ВХОД - ВХОД т р-и-р транзистор > МОП с МОП со встроенным индудироввнным З кк коневом -типа квнвпам р-типе ПТс р-квнвпотл и ' упрввпяющим переходом -выход Рис 8.3.
Карта входных и выходных полярностей транзисторов 101 ноеву напряжению на стоке. Наоборот, все характеристики приборов с кана'Лом р-типа расположены в нижней половине графика и, следовательно, имеЮт отрицательное значение тока и отрицательное напра>кение на стоке Характеристики ПТ с управляющим переходом при нулсвом напряжении на затВОРе имеют максимальное значение тока, котоРое называетсЯ Ус „ПРи Уве': ..Лнчении запирающею напряжения ток стока уменьшается и при напр>о>кении отсечки Уст становится близким к нулю Характеристики МОП транзисторов с нндуцированным каналом при т1улеаоьт напряжении на затворе имеют нулевой ток.
Появление тока стока в -- таких транзисторах происходит при напряжении иа затворе больше пороговогс значения су . Увеличение напряжения на затворе приводит к увеличению тока стока Характеристики МОП транзисюра со встроенным каналом при нулевом напряжении на затворе имеют начальное значение тока 1с, Такие тратписторы могут работать как в режиме обогащения, так и режиме обеднения. При , увеличении напряжения на затворе канал обогащается и ток спжа растет, а при уменьшении напряжения на затворе канал обедняется и ток стока снижается.
Карта входных и выходных напря>кений при заземленном истоке (рис.З.З) помогает разобраться в ситуации. Различные транзисторы, включая биполярные, нарисованы в квадрантах, характеризующтьх их входное и выходное напряжение в активной области при заземленном истоке (или эмиттере). При этом вовсе не обязательно выход запоминать свойства каждого из шести представленных здесь типов ПТ, поскольку они в основном все одинаковы. Во-первых, при заземленном истоке ПТ включается (переходит в проводящее состояние) путем смещения напряжения за1вора в сторону напряжения питания стока. Эго верно как для всех видов ПТ, так и для биполярных транзисторов.
Например, для и-канального ПТ с управляющим р-и переходом используется положительное напряжение питания стока, как и для всех п-канальных приборов. Таким образом, этот ПТ включается положительным смешением затвора. Во-вторых, в связи с примерной симметрией истока и стока любой из этих выводов может работать как исток. При анализе работа ПТ за исток принимается вывод, наиболее аулаленный» по напряжению от активного питания с~ока.
На рис.8.4 приведены выходные вольт-амперные характеристики ПТ с управляющим переходом с каналом и-типа. Характеристики других типов транзисторов имею~ аналогичный вид, но отличаются напряжением на затворе и полярностью приложенных напряжений. На этих вольт-амперных характеристиках можно выделить две области; линейную и насыщения.
В линейной области вольт-амперные характеристики вплоть до точки перегиба представляют собой прямые линии, наклон кигорых зависит от напряжения на затворе. В области насыщения вольт-амперные характеристики идут практически горизонтально, что позволяет говорить о независимости тока стока от напряжения на стоке. Особенности этих характеристик обусловливают применение ПТ.
В линейной области ПТ используют как сопротивление, управляемое напряжением на затворе, а в области насыщения— как усилительный элемент. т Ус ~-~си — с'ви эпос линейная ~ область б У 0 ус илч Рис 8.4. Выходные характеристики ПТ с управляющим переходом и каналом и-типа 102 8.2. Схемы вкшочения БТ Включение ПТ с управляющим р-л переходом и каналом п типа в схе",: ьзьг усилительных каскадов с общим истоком и общим стоком показано на ; 'рио,8.5, а, б. Г' Е; Е а) Рис. 8.5. Включение ПТ в схемы: а) с общим истоком, б) с общим стоком Постоянное напряжение Е, обеспечивает получение определенного значениЯ тока стока 1 =Б(» я +Кя) в зависимости от сопРотивлсниЯ канала г ПРи гшдаче входного усиливаемого напряжения У потенциал затвора меняется, а соответственно меняются и токи стока и истока, а также падение напряжения иа резисторе Л„Приращение падения напряжения на резисторе Я при большом его значении гораздо болыце приращений входного напряжения За счет етого осуществляется усиление сигнала Ввиду малой распространенности включение с общим затвором не показано При изменении типа : Проводимости канала меняются только полярности приложенных напряжений и направления токов.
Вюпочение МОП транзисторов в схемах показано на рис.8 6. Для МОП транзистора со встроенным каналом смешение не является обязательным, так как при нулевом напряжении на затворе транзистор приоткрыт и через канал протекает ток стока 1 я При подаче положительного ,напряжения на затвор транзистор работает в режиме обогащения, сопротив.ления канала уменьшается, а ток стока 1 увеличивается. При подаче отрицательного напряжения на затвор происходит обратный процесс В МОП транзисторах с индуцированным каналом, включенных в схемы с общим истоком .и общим стоком (рис.8. 6, в, г), постоянное напряжение Е, должно превышать пороговое В противном случае канал не появится и транзистор будет заперт Е б) Уех Я- Е, р7 Е~ Е, в) Рис.
к.б, Включение МОП транзисторов с каналом и-типа: а) со встроенным каналом в схеме с ОИ, б) с ОС, в) с индуцированным каналом с ОИ, г) с ОС 8.3. Параметры и мсвнваяевтиые схемы ПТ Основными параметрами, характеризующими ПТ, являются: крутизна характеристики Я= Л1 l Ь Ь' при У,,„=сопь1, 5=0,1 ... 500мА~В; внутреннее дифференциальное сопротивление К „,„„~ (внутреннее сопротивление) К „,„„= Аб' „IУ, при Уз„=сопзз, К „,„„=!О ...
50 кОм; начальный ток стока У„,„~ — ток стока при нулевом напряжении У,~; у ПТ с р-п переходом Усях =0,2 —. 600мА, МОП со встроенным каналом 1„„з=0,1... 100мА, МОП с индуцированным каналом )с„„я=0,01 —: 0,5мкА; напряжение отсечки 1/,„с = 0,2 + 10В; сопротивление сток — исток в открытом состоянии К,„с, =2 ... 300 Ом; максимальная частота усиления ~' — частота, на которой коэффициент усиления по мощности равен единице 1т" — десятки + сотни МГц). 104 Эквивалентные схемы полевыттранзисторон Рассмотрим наиболеерасйрестраненные схемы замещения полевых транзисторов. На рис 8.7.
а приве'8О~зв'схема замещения ПТ с управлязощим р-и переходом, а на рис 8 7, б — с здфнрованным затвором. Такое включение наиболее часто используется при разработке схем на ПТ пас Сзс а1 'Рис. 8,7. Эквивалентные схемы ПТ с управляющим р-и переходом и с изолированным затвором Следует стмеппь, что входное и выходное сопротивления ПТ носят явно ',; - 'емнэстной характер. Активная составляющая входного тока для ПТ с управ:., ' ляющим р-и переходом обусловлена током обратно смещенного р-п перехода н весьма мала 8,4.
Преимущества и недостатки, области применения ПТ Основными преимуществами ПТ с управляющим переходом перед би'-,:. пслярными транзисторами являются высокое входное сопротивление, малые шумы (обусловлены тем, что носители заряда не пересекают р-и переходов, ,' как в биполярных транзисторах, а двигаются вдоль них), простота изготовле- ния, малое значение остаточного напряжения между истоком и стоком от', крытого транзистора Так как в ПТ ток через канал вызван перемещением 'ооновных носителей, концентрация которых определяется преимуществен' но количеством примеси и поэтому мало зависит ст температуры, то ПТ бо- лее температуростабильны ПТ обладают.
более высокой стойкостью к ионизирующим излучениям При изготовлении интегральных схем и микропроцессоров часто на одном чипе изготавливаются и используются ПТ как с р-, так и с в-каналами. В этом случае транзисторы и схемы называются комплементарными, дополняющими друг друга Такая технология получила широчайшее распространенно прн изппоаленин микросхем с высокой степенью интеграции. 105 Отметим, что мощность сигнала, необходимая для управления ПТ во много раз меньше, чем мощность для управления биполярным транзистором.
По этой причине ПТ широко использукпся при из1 оговлении интегральных схем и микропроцессоров. Такие схемы с ПТ имеют малую потребляемую мощность, в их состав можно включать увеличенное число транзисторов. Появление мощных ПТ (30 А и более) позволяет заменить биполярные транзисторы во многих применениях, зачастую получая более простые схемы с улучшенными параметрами. Недостаток многих полевых транзисторов — невысокая крутизна переходнои характеристики, а, следовательно, и малый коэффициент усиления схем на ПТ. Кроме этого, по быстродействию и, соответственно, по частотным свойствам ПТ, как правило, не имеют преимушеств перед биполярными транзисторами. При работе с МОП транзисторами следует принимать меры предосторожности для предотвращения пробоя тонкого слоя диэлектрика между затвором и каналом под действием статического электрических зарядов, которые могут возникнуть на изолированном затворе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
