И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 37
Текст из файла (страница 37)
выходное сопротивление. К входным зажимам подключается источник колебаний, а к выходным — нагрузка. В практических усилительных каскадах обычно применяется питание от олного источника Е„ как это показано на рис. 7.6 для транзистора с п-каналом. Для получения постоянного обратного напряжения на управляющем и — р-переходе в провод истока включается резистор Я„, зашунтпрованный конденсатором С„. Постоянный ток стока 1,ь создает на резисторе Я„ напряжение (7,.„ь = Х,ьй„, которое через источник колебаний ИК подается на н — р-переход. Сопротивление Я„ рассчитывается по формуле Я„= (7, „ь/1иь Величины (7, „ь и 1,ь могут быть определены для выбранного режима работы нз выходных характеристик.
Через конденсатор С„ прохолит переменная составляющая то- Рпс. 7.6. Питание полевого транзистора от одного источника 117 118 ка стока. Емкость С„должна быть такой, чтобы емкостное сопротивление для низшей частоты 7„' было во много раз меньше К„. Тогда на емкости С„ будет небольшое переменное напряжение. Если конденсатора С„ нет или его емкость недостаточна, то на Я„ получается значительное переменное напряжение.
Оно будет подаваться на вход транзистора в противофазе с входным напряжением и„ (отрицательная обратная связь). Результирующее переменное напряжение на входе транзистора станет меньше, и коэффициент усиления снизится. Следует заметить, что иногда такая отрицательная обратная связь применяется для улучшения работы усилителя (уменьшения искажений, повышения устойчивости коэффициента усиления). Схема на рис. 7.6, называемая часто схемой с автоматическим напряжением смещения У, „о л — р-перехода, неприголна для запирания транзистора.
Действительно, напряжение смещения (7,.„получается за счет тока стока 1,о, но у запертого транзистора этот ток равен нулю. Если нужно запереть транзистор при отсутствии входного напряжения пьо то применяют схему„ представленную на рнс. 7.7. В ней напряжение источника Е, подано на делитель Я,Яз и постоянное напряжение на резисторе К, является запирающим напряжением смещения Уь„е. Сопротивление 1хз определяется по формуле Кз = (У,.„оД„где 1„— ток делителя, который выбирается сравнительно небольшим, чтобы на де- Рнс.
7.7. Схема питания, позволяющая за- пирать транзистор лнтеле не было значительной потери мощности источника Ез. Но вместе с тем ток 1 должен быть в несколько раз больше тока 1,с, получающегося при подаче входного напряжения (7,„. Конденсатор С выполняет ту же роль, что и в предыдущей схеме. Иногда источник колебаний ИК помимо переменного дает постоянное напряжение, которое не должно попадать на вход транзистора.
В этом случае переменное входное напряжение подают через разделительный конденсатор С (рис. 7.8), а напряжение смещения (/, „с— через резистор Я„который должен иметь Рнс. 7.8. Подача входного напряженна через разделительный конденсатор Рнс. 7тп Схемы включения полевого транзнстора с обгднм затвором (а) н с общим стоком ВВ большое сопротивление, чтобы не снижалось входное сопротивление каскада. На рис. 7.9 показано включение полевого транзистора с каналом л-тнпа по схеме с общим затвором (ОЗ) н с общим сглоком (ОС). Схема с общим затвором аналогична схеме с общей базой. Она не дает усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Входное сопротивление данной схемы мало, так как входным током является ток стока. Фаза напряжения при усилении не переворачивается.
Каскад по схеме ОС подобен эмиттерному повторителю и может быть назван исглоковым ловглориглелем. Коэффициент усиления каскада по напряжению близок к единице. Выходное напряжение по значению и фазе повторяет входное. Для такого каскада характерно сравнительно небольшое выходное сопротивление и повышенное входное. Кроме того, значительно уменьшается входная емкость, что способствует увеличению входного сопротивления на высоких частотах. Усилительные каскады с полевым транзистором, включенным по схеме ОЗ или ОС, могут питаться от одного источника. На рис.
7.10 показаны схемы питания для включения транзистора с общим затвором. В схеме на рис. 7.10, а постоянный ток стока создает на резисторе тк падение напряжения Вике = = 1,ой, которое подается на затвор. Если нужно, чтобы при отсутствии сигнала транзистор был заперт, то применяют схему, приведенную на рис.
7.10, 6, с делителем напряжения Я,йх. В ней запирающее напряжение создается на резисторе Я, от протекания по нему тока делителя 1 . Это напряжение равно 17, „е = 1кйо При отпирании транзистора к току делителя добавляется еше ток стока и напряже- Рис.
7.!О. Питание схемы ОЗ от одного источника ние на затворе возрастает. В обеих схемах конденсатор С служит для сглаживания пульсаций. Схема с общим истоком и питанием от одного источника дана на рис. 7.11. На затвор подается постоянное отрицательное напряжение 17,„е = 1„й„ с резистора нагрузки Я„. Если это напряжение слишком большое, то его уменьшают, подавая дополнительно на затвор некоторое положительное напряжение, например, с делителя напряжения, как это показано на рис.
7.12. В этом случае на затвор подается напряжение 17„„е = Рис. 7.11. Питание схемы ОИ от одного источника Рис. 7.12. Питание схемы ОИ ат одного источника с делателем напряжения = 1,ой„— 1хйг. Возможны и другие схемы питания полевого транзистора от одного источника, Помимо высокого входного сопротивления полевые транзисторы имеют ряд преимуществ по сравнению с биполярными. Так как в полевом транзисторе ток 1, вызван перемещением основных носителей, концентрация которых определяется преимущественно количеством примеси и поэтому мало зависит от температуры, то полевые транзисторы более температуростабильны, т. е. меньше изменяют свои характеристики и параметры при изменении тем- П9 пературы.
Они могут хорошо работать в более широком интервале температур. При повышении температуры наблюдается только значительное увеличение тока затвора (тока неосновных носителей), ио все же он остается достаточно малым, и поэтому входное сопротивление сохраняет высокие значения. Полевой транзистор создает меньшие шумы и обладает более высокой стойкостью к воздействию ионизирующего излучения.
По радиационной стойкости эти транзисторы приближаются к электронным лампам. Недостаток многих полевых транзисторов — сравнительно невысокая крутизна. Как правило, выпускаются кремниевые полевые транзисторы. Кремний применяется потому, что ток затвора, т. е. обратный ток и — р-перехода, получается во много раз меньше„чем у германия. При температуре 20*С постоянный ток затвора может составлять всего лишь 1 нА, т. е. !О ' А. 7.2. НОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ Дальнейшим развитием полевых транзисторов являются пзранзисторы с изолированным затвором.
У них металлический затвор отделен от полупроводникового канала тонким слоем диэлектрика. Иначе эти приборы называют МДП-транзисторами (от слов «металл— диэлектрик — полупроводник») или МОЛ-транзисморалзп (от слов «металл— оксид — полупроводник»), так как диэлектриком обычно служит слой диоксида кремния ЯОз. На рис. 7.13 показаны принцип устройства полевого транзистора с изолированным затвором и его условное графическое обозначение. Основанием служит кремниевая пластинка с электропроводностью типа р.
В ней созданы две области с электропроводностью и+- типа с повышенной проводимостью. Эти области являются истоком и стоком. От них сделаны выводы. Между истоком и стоком имеется тонкий припо- 120 а) И 3 С б) Рис. 7.13, Принцип устройства МДП-транзистора с собственным каналом н-типа (а) и условное графическое обозначение МДП- транзисторов с каналами н-типа (б) и р-типа (в) верхностный канал с электропроводностью л-типа.
Длина канала от истока до стока обычно единицы микрометров, а его ширина — сотни микрометров и более, в зависимости от рабочего тока транзистора. Толщина диэлектрического слоя диоксида кремния (показан штриховкой) 0„1 — 0,2 мкм. Сверху диэлектрического слоя расположен затвор в виде тонкой металлической пленки. Кристалл МДП-транзистора обычно соединен с истоком, и его потенциал принимается за нулевой — так же, как и потенциал истока. Иногда от кристалла бывает сделан отдельный вывод.
Прибор с такой структурой называют транзпстпором с собственным (или встроенным) каналом, и работает он следующим образом. Если при нулевом напряжении затвора приложить между стоком и истоком напряжение, то через канал потечет ток, представляющий собой поток электронов. Через кристалл ток не пойдет, так как один из р — и-переходов находится под обратным напряжением. При подаче на затвор напряжения, отрицательного относительно истока, а следовательно, и относительно кристалла, в канале создается поперечное электрическое поле, под влиянием которого электроны проводимости выталкиваются нз канала в области истока и стока и в кристалл.
Канал обедняется электронами, сопротивление его увеличивается, и ток стока уменьшается. Чем больше отрицательное. напряжение затвора, тем меньше этот ток. Такой режим транзистора называют режимом обеднения. Если же на затвор подать положительное напряжение, то под действием поля, созданного этим напряжением, из областей истока и стока, а также из кристалла в канал будут приходить электроны; проводимость канала при этом увеличивается и ток стока возрастает.
Этот режим называют режимом обогащения. Рассмотренный транзистор с собственным каналом, таким образом, может работать как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения. Это наглядно показывают его выходные (стоковые) характеристики, изображенные на рис. 7.14, и характеристика управления на рис. 7.15. Как видно, выходные характеристики МДП-транзистора подобны выходным характеристикам полевого транзистора с управляющим ц -рпереходом. Это объясняется тем, что при возрастании напряжения и,„ от нуля сначала действует закон Ома и ток растет приблизительно пропорционально напряжению, а затем, при некотором напряжении имо канал начинает О 5 57 75 5 Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
