Е.А. Москатов - Электронная техника (1076439), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

89Е. А. Москатов. Стр. 47 Возникновение разности фаз между токами эмиттерами и коллектора. Ток коллектора отстаёт от тока эмиттера на время, требуемое для преодоления базы носителями заряда.1) ω1 = 0, φ1 = 0Iк1 Iб1Iб1IэIкРис. 902) ω2 > 0, φ2 = 0, Iб2 > Iб1,  2 Iк 1Iб2Iб2Iэ2IкРис.

913) ω3 >> 0, β3<<β1IэIб33IкРис. 92С увеличением частоты коэффициент усиления по току уменьшается. Поэтому для оценки частотных свойств транзистора применяется один из основных параметров - параметр граничной частоты fгр. Граничной частотой называется такая частота, на которой коэффициент усиления уменьшается в √2 раз.

Коэффициент усиления через граничную частоту можно определить по формулеo2 f 1   fгр βo – коэффициент усиления на постоянном токеf – частота, на которой определяется коэффициент усиления β.3) Фототранзисторы. Фототранзистором называется фотогальванический приёмник светового излучения, фоточувствительный элемент которого представляет собой структуру транзистора, обеспечивающую внутреннее усиление (смотрите Рис. 93).Е. А. Москатов. Стр. 48Ф4>Ф3ФIкЭn р nUвхФ3>Ф2КRнФ2>0БФ1=0UкэРис.

93При освещении базы в ней происходит фотогенерация носителей зарядов. Неосновные носители заряда уходят в коллектор через закрытый коллекторный переход, а основные скапливаются в базе, повышая тем самым отпирающее действие эмиттерного перехода. Ток эмиттера, аследовательно, ток коллектора возрастает. Значит, управление коллекторным током фототранзистора осуществляется током базы транзистора.Полевые транзисторыПредставление о полевых транзисторах1) Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющимp-n переходом2) Характеристики и параметры полевых транзисторов3) Полевые транзисторы с изолированным затвором4) Полевые транзисторы для ИМС, репрограммируемых постоянных запоминающих устройств (РПЗУ)1) Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющимp-n переходом.

Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, в которомток создаётся только основными носителями зарядов под действием продольного электрического поля, а управляющее этим током осуществляется поперечным электрическим полем, которое создаётся напряжением, приложенным к управляющему электроду.+-+p+p-nиРис. 94--nn+pи+Рис. 95Несколько определений: Вывод полевого транзистора, от которого истекают основные носители зарядов, называется истоком. Вывод полевого транзистора, к которому стекают основные носители зарядов, называется стоком. Вывод полевого транзистора, к которому прикладывается управляющее напряжение,создающее поперечное электрическое поле называется затвором.Е.

А. Москатов. Стр. 49Участок полупроводника, по которому движутся основные носители зарядов, между pn переходом, называется каналом полевого транзистора.Поэтому полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с каналом p-типа или n-типа.Условное графическое изображение (УГО) полевого транзистора с каналом n-типа изображено на рисунке 96, а с каналом p-типа на рисунке 97.ссззииРис. 97Рис.

96Принцип действия рассмотрим на примере транзистора с каналом n-типа.+Iсс- зUзи+Uсмp+npи-Р ис. 981) Uзи = 0; Ic1 = max;2) |Uзи| > 0; Ic2 < Ic13) |Uзи| >> 0; Ic3 = 0На затвор всегда подаётся такое напряжение, чтобы переходы закрывались. Напряжение между стоком и истоком создаёт продольное электрическое поле, за счёт которого через каналдвижутся основные носители зарядов, создавая ток стока.1) При отсутствии напряжения на затворе p-n переходы закрыты собственным внутренним полем, ширина их минимальна, а ширина канала максимальна и ток стока будетмаксимальным.2) При увеличении запирающего напряжения на затворе ширина p-n переходов увеличивается, а ширина канала и ток стока уменьшаются.3) При достаточно больших напряжениях на затворе ширина p-n переходов может увеличиться настолько, что они сольются, ток стока станет равным нулю.Напряжение на затворе, при котором ток стока равен нулю, называется напряжением отсечки.Вывод: полевой транзистор представляет собой управляемый полупроводниковый прибор,так как, изменяя напряжение на затворе, можно уменьшать ток стока и поэтому принято говорить, что полевые транзисторы с управляющими p-n переходами работают только в режимеобеднения канала.2) Характеристики и параметры полевых транзисторов.

К основным характеристикам относятся: Стокозатворная характеристика – это зависимость тока стока (Ic) от напряжения на затворе (Uси) для транзисторов с каналом n-типа.Iс''n''1Uотс2Iс 2''p''Iс 1Uзи1 Uзи2Рис. 99Uотс UзиЕ. А. Москатов. Стр. 50Стоковая характеристика – это зависимость Ic от Uси при постоянном напряжении назатворе (смотрите Рис. 100). Ic = f (Uси) при Uзи = ConstUзиIс|Uзи|>0|Uзи2|>|Uзи1||Uзи3|>|Uзи2|UсиРис. 100Основные параметры:1) Напряжение отсечки.2) Крутизна стокозатворной характеристики. Она показывает, на сколько миллиампер изменится ток стока при изменении напряжения на затворе на 1В.IсSприUси  ConstUзиIс 2  Iс1SUзи 2  U зи13) Внутреннее сопротивление (или выходное) полевого транзистора.UсиRi приUзи  ConstI cUзиIс|Uзи|>0Iс2Iс1|Uзи2|>|Uзи1||Uзи3|>|Uзи2|Uси1Uси2Рис.

101Uси4) Входное сопротивление.UзиRвх  109 ОмI зТак как на затвор подаётся только запирающее напряжение, то ток затвора будет представлятьсобой обратный ток закрытого p-n перехода и будет очень мал. Величина входного сопротивления Rвх будет очень велика и может достигать 109 Ом.3) Полевые транзисторы с изолированным затвором. Данные приборы имеют затвор в виде металлической плёнки, которая изолирована от полупроводника слоем диэлектри-Е.

А. Москатов. Стр. 51ка, в виде которого применяется окись кремния. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором называют МОП и МДП. Аббревиатура МОП расшифровывается как металл,окись, полупроводник. МДП расшифровывается как металл, диэлектрик, полупроводник.МОП – транзисторы могут быть двух видов: Транзисторы со встроенным каналом Транзисторы с индуцированным каналом.Транзистор со встроенным каналом.Основой такого транзистора является кристалл кремния p- или n-типа проводимости.S iO 2з- Канал+n+n+n+Подложка p -Р ис. 102Для транзистора с n-типом проводимости:Uзи = 0; Ic1;Uзи > 0; Ic2 > Ic1;Uзи < 0; Ic3 < Ic1;Uзи << 0; Ic4 = 0.Принцип действия.Под действием электрического поля между стоком и истоком через канал будут протекатьосновные носители зарядов, т.

е. будет существовать ток стока. При подаче на затвор положительного напряжения электроны как неосновные носители подложки будут притягиваться вканал. Канал обогатится носителями заряда, и ток стока увеличится.При подаче на затвор отрицательного напряжения электроны из канала будут уходить вподложку, канал обеднится носителями зарядов, и ток стока уменьшится. При достаточнобольших напряжениях на затворе все носители заряда могут из канала уходить в подложку, иток стока станет равным нулю.Вывод: МОП – транзисторы со встроенным каналом могут работать как в режиме обогащения, так и в режиме обеднения зарядов.Iс"p""n"UотсUзиРис. 103Транзисторы с индуцированным каналом.Uз = 0; Ic1 = 0;Uз < 0; Ic2 = 0;Uз > 0; Ic3 > 0.Е.

А. Москатов. Стр. 52Iсзисn+"p"n+"n"Подложка p -Р ис. 104Рис. 105UзПри напряжениях на затворе, равных или меньше нуля, канал отсутствует, и ток стока будетравен нулю. При положительных напряжениях на затворе электроны, как не основные носители заряда подложки p-типа, будут притягиваться к затвору, а дырки будут уходить вглубьподложки. В результате в тонком слое под затвором концентрация электронов превысит концентрацию дырок, т. е. в этом слое полупроводник поменяет тип своей проводимости.

Образуется (индуцируется) канал, и в цепи стока потечёт ток.Вывод: МОП – транзисторы с индуцированным каналом могут работать только в режиме обогащения.МОП – транзисторы обладают бόльшим входным сопротивлением, чем транзисторы с управляемым переходом. Rвх = (1013 ÷ 1015) Ом.4) Полевые транзисторы для ИМС РПЗУ. В интегральных микросхемах РПЗУ ввиде ячейки для хранения 1бит информации используются полевые транзисторы МНОП илиМОП - транзисторы с плавающим затвором.

Аббревиатура МНОП расшифровывается следующим образом. М - металл, Н – сплав HSi3N4, О – оксид металла, П – полупроводник.Принцип действия этих транзисторов основан на том, что в сильных электрических поляхэлектроны могут проникать в диэлектрик на глубину до 1мкм.МНОП-структура транзистора изображена на Рис. 106.S i3N4зS iO 2иn+сn+Подложка p -Р ис. 106Транзисторы структуры МНОП имеют двухслойный диэлектрик. Первый слой, толщиной менее 1мкм – это окись кремния, второй слой – толщиной несколько микрон – нитрид кремния.Без программирования этот транзистор работает как обычный МОП – транзистор и содержитлогическую единицу информации.Iс"1"Uз=5В"0"UдРис. 107Е.

А. Москатов. Стр. 53Для программирования логического нуля на затвор подают кратковременное напряжение (U =25 ÷ 30В). Под действием этого напряжения электроны проходят слой окиси малой толщины,но не могут пройти слой нитрида кремния и скапливаются на границе этих слоёв. Посколькунапряжение кратковременно, то они остаются на границе слоёв этих диэлектриков. Оставшись, электроны создают объёмный отрицательный заряд, который может храниться скольугодно долго. За счёт этого заряда возникает электрическое поле, противодействующее полюзатвора. Чтобы индуцировать канал в транзисторе, на затвор необходимо подавать большеенапряжение, чтобы преодолеть действие поля объёмного заряда.

Это соответствует сдвигу стокозатворной характеристики вправо по оси напряжений. При подаче на затвор импульсазапроса 5В канал индуцироваться не будет, ток стока и ток в нагрузке отсутствуют, и на нагрузке будет уровень логического нуля.Для стирания информации на затвор подают также напряжение 25 ÷ 30В, только отрицательной полярности.Структура МНОП – транзисторов с плавающим затвором.В слое окисла кремния создаётся область из алюминия или поликристаллического кремния нарасстоянии менее 1мкм от полупроводника (смотрите Рис. 108).з A l или S iS iO 2иn+сn+Подложка p -Р ис. 108Принцип действия МОП – транзисторов с плавающим затвором точно такой же, как у транзисторов МНОП, только при программировании электроны скапливаются в плавающем затвореиз алюминия или кремния.

Характеристики

Список файлов книги