Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 41
Текст из файла (страница 41)
9.4, б). 1пеп представляет максимальный ток полевого транзистора с р-п-переходом. Выше определенного напряжения, если продолжать увеличивать напряжение сток — исток, ток стока начинает резко увеличиваться, и это означает пробой прибора по механизму лавинного пробоя, рассмотренного при обсуждении р-и-диода. Максимально допустимое напряжение сток-исток обозначается Упс1 „) и оно указывается производителем транзистора в технических характеристиках. Для разных транзисторов Упс1 ) находится в диапазоне от 30 до 100 В. На рис.
9.5 показана структура р-канального полевого транзистора с р-п-переходом. Так как здесь канал из р-полупроводника, ток стока между стоком и истоком переносится дырками. Все полярности напряжений в р-канальном полевом транзисторе обратны полярностям и-канального полевого транзистора, что очевидно при сравнении рис. 9.5 и 9.2. и б! и а) Рис. 9.5. Структура р-канального поле- вого транзистора с р-и-переходом и по- лярность приложенных напряжений для усилительного режима Рис.
9.9. Условные графические обозначения полевых транзисторов с р-и-переходом: о1 — - полевой транзистор с р-и-переходом с и-канелом; б) — полевой транзистор с р-и-переходом с р-кана- лом На рис. 9.6 приведены условные графические обозначения и-канального и р-канального полевых транзисторов с р-и-переходом. Обратите внимание на разные направления стрелок у и-канальных и р-канальных приборов. Вольт-амперная и передаточная характеристики полееозо транзистора с р-и-переходоля В предыдущем разделе мы рассмотрели изменение тока стока как функцию от напряжения на стоке при условии, что рбл = О, т. е. при заземленном по отношению к истоку затворе.
Теперь получим вольт-амперные характеристики, подавая разные отрицательные напряжения, чтобы смещать затвор обратно по отношению к истоку. Схема установки показана на рис. 9.7. Допустим, что характеристики полевого транзистора с р-п-переходом, изображенного на рис. 9.7, таковы, что Ър — — — 4 В, и 1рлл = = 10 мА, тогда Рдл будем устанавливать: — 1 В, — 2 В и т.д.
Изменение тока стока от напряжения стока будем отмечать для Ъ;г>л в диапазоне 0 ( 1рл ( Ъ~рл1 оер начинал с 1рл = О. Рис. 9.8 представляет семейство таких кривых. Это — стоковые характеристики. Видно, что ~~( 242 Глава Р. Полевые транзисгаоры (9.2) РЪ5(со1ол) 1р. 19 4В Км К')= 4 В Рис. 9.8. Стоковые характеристики и-канального полевого транзистора с р-и-переходом (Отметнм, что 1о = О прн Ъая = гг) Рис. 9.7. Схема для снятия стоковых характеристик п-канального полевого транзистора с р-и-переходом Соединение всех точек, на которых начинается отсечка, дает параболическую линию, изображенную на рис. 9.8 пунктирной линией. Из рисунка также видно, что насьппение тока стока начинается при напряжении сток — исток, равном ~'пя = ~'ая — 1'р.
(9.3) Стоковые характеристики полевого транзистора с р-каналом идентичны характеристикам транзистора с и-каналом при изменении полярностей всех напряжений. Следовательно, в характеристиках полевого транзистора с р-и-переходом и р-канзлом Ърл отрицательно, а Ъая положительно. Стоковые характеристики можно разделить на три области: — омическая область; — область насьпцения; — область отсечки. при $'ол = — 1 В распространение обедненного слоя внутрь канала больше, чем при 1Ъя = О В. Увеличение Ъпл около О также увеличивает ток стока, однако отсечка происходит при меньшем напряжении Ъпя = = — 3 В. Это происходит потому, что уже есть один вольт напряжения обратного смещения на затворе из-за Кол = — 1 В.
Другие кривые, при $Ъя = — 2 В и — 3 В, можно объяснить аналогично. При РЪя = — 4 В, т. е. 1ня = 1'„, обедненные зоны смыкаются внутри канала и ток стока отсе- кается, 1р = О. Величина ЪЪя, при котором ток стока снижается до нуля, обозначается угол~ с о) и зто напряжение обозначено на горизонтальной оси на рис. 9.8. Имеем д.д. дд Р д д .д д дддр' Оми ческая область Эта область управляемого напряжением сопротивления (слева от пунктирной параболической линии на рис.
9.8). Сопротивление между стоком и истоком управляется напряжением сток-истокЪдпл. В некоторых схемах от полевого транзистора с р-и-переходом требуется работа именно в омической области, когда напряжение сток †ист Ъдпл мало и канал не входит в режим отсечки. Ток стока можно выразить как 1п = К[2(ЪЪл — Ър)Ъпл — Ърл] для 0 < Ърл < (Ъал — Ър)рпл (9 4) Для малых напряжений Ъдпл (т.е.
Ъдпл « Ър) зто уравнение можно упростить так (9.5) 1п = 2К(ЪЪя — Ър), где К = 1плл/Ъд~. (9.6) В омической области сопротивление сток †ист обычно лежит в диапазоне от 100 Ом до 10 кОм. Область насыщен л При использовании полевого транзистора с р-и-переходом в качестве усилителя малого сигнала он обычно работает в этой области. Как можно увидеть из стоковых характеристик, в области насьпцения Ъпл > (ЪЪдл — Ър).
Напряжение сток-исток больше напряжения отсечки, и ток стока 1п почти не зависит от Ъдпл. Соотношение между выходным током 1п и входным напряжением, т. е. напряжением сток — затвор ЪЪл, можно получить, заменив в уравнении (9.4) Ъпл = (ЪЪл — Ър) 1п = К[2(ЪЪл — Ър)(рсдз — Ър) — (ЪЪл — Ър) ] или 1п = К(ЪЪл — Ър)з (9.7) (для ъдпл ) (ъдпл — ъдр) и ър < ъЪл < 0 для н-канального полевого транзистора с р-и-переходом). Константа К была определена уравнением (9.6).
Уравнение (9.7) можно испольэовать для получения передаточной хаРактеристики (график 1п как функция 1 пл, т. е. выходного тока от входного напряжения — отсюда название передаточная характеристика) прибора. Эти графики показаны на рис. 9.9, а — для и-канального полевого транзистора с р-п-переходом, на рис. 9.9, б — для р-канального.
Графики передаточной характеристики построены для одного фиксированного напряжения сток-исток в области насьпцения. Эти графики очень важны для полевого транзистора, так как из них можно вычислить параметр усиления, называемый крутизной характеристики прямой передачи д,„. Ана- ~~~244 Глава 9. Полевые транзисторы лиз схем на полевых транзисторах с р-ппереходом основывается на атом параметре д астор ом о )~ав О Ур Уав б) а) Рнс.
9.9. Передаточные характеристики р-хан и и-хапальпого полевого транзистора с р-и-переходом. Нлпрлжепие Уав в области плсьпцеппл фиксировано. Иэ этих графиков можно получить величины Ур и 1олв Область отсечки В области отсечки напряжение затвор-сток Уау меньше напряжения отсечки, т. е.
Уал ( Ур для и-канального полевого транзистора с р-22-переходом и Уа.ч > Ур для р-канзльного полевого транзистора с р-п-переходом. Ток стока 1)) равен нулю, транзистор выключен. Пример 9.1. У и-канвльного полевого транзистора с р-и-переходом напряжение отсечки равно — 4, О В и 1овв = 8 мА. 1. Чему равно значение Уовр „) при 1п = 4 мА? 2. Какое напряжение Уал в области отсечки вызовет ток стока, равный 4 мА? Решение. 1. Из уравнения (9.7), поскольку Уов<, О = (Уав — Ур), получим 1овв 1О у2 1 ояры) ' р Следовательно, Уов<рм) = Ур 1 — — — — 2 В.
2. Из уравнения (9.7) имеем 1о = К(Уав Ур) = 2 (Уав Ур) 1ов в 2 Р Следовательно, Уав — У = ~ = =2,82В Уав = 2,82+ Ур — — 2,82 — 4 = — 1,18 В. 9з. и ~ ~ ю~Р моп 24Б) 9.2. Полевые транзисторы структуры металл — окисел — полупроводник (МОП) у полевых транзисторов металл — окисел -полупроводник электрод затвора отделен от полупроводникового канала слоем изолирующего оксидного слоя. По этой причине МОП-транзисторы иногда называют полевыми транзисторами с изолированным затвором.
Характеристики канала МОП-транзистора управляются электрическим полем, созданным приложением напряжения между затвором и полупроводником, и это поле передается через слой оксида. В зависимости от того, каким способом изменяется проводимость канала, МОП-транзисторы подразделяются на два вида: 1) обедненные МОП-транзисторы; 2) обогащенные МОП-транзисторы. Каждый из этих видов может быть и- или р-типа. МОП-таранзистиор с обедненным слоем Структура обедненного и-МОП-транзистора показана на рис. 9.10.
На подложке р-типа созданы два сильнолегированных участка, обозначенных п ', один из них служит истоком, другой — стоком. Между стоком и истоком имплантирован п-канзл, следовательно, в канале имеются подвижные электроны проводимости. Изолирующий слой двуокиси кремния (подзатворный оксид) сформирован окислением кремния в верхней части р-подложки.
Для создания выводов истока и стока через окна, открытые в изолирующем слое над участками истока и стока, осаждается алюминий. Вывод затвора образован осаждением алюминия на слой Я1Оа над каналом. Обратите внимание, что двуокись кремния изолирует затвор от канала и никаких р-и-переходов не формируется (как в полевом транзисторе с р-и-переходом). На рис. 9.10 подложка имеет вывод, обозначенный буквой П и-кзнал обедненного МОП-транзистора обычно работает с положительным напряжением между стоком и истоком. Подложка, как правило, имеет внутреннее соединение с истоком. Напряжение между затвором и истоком Роз может быть положительным, нулевым или отрицательным. Это етае одно отличие опт полееоео тпранзистаора с р-п-переходом, У которого роз отрицательно, если канал п-типа, и тюложительно, если канал р-типа. На рис. 9.11, а изображен транзистор с отрицательным напряжением тол. Для начала примем, что 1тсз = 0 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
