И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 38

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

Текст из файла (страница 38)

7.14. Выходные характеристики МДП- транзистора с собственным каналом л-тнпа Рнс. 7.15. Характеристика управления МДП- транзистора с собственным каналом и-тнпа Рнс. 7.16. Принцип устройства н условное графическое обозначение транзистора с ннлуцнровннным каналом л-тнпа сужаться, особенно около стока. Так как на л — р-переходе между каналом и кристаллом возрастает обратное напряжение, область этого перехода, обедненная носителями, расширяется и сопротивление канала увеличивается.

Таким образом„ток стока испытывает два взаимно противоположных влияния: от увеличения и,.„ ток должен возрастать по закону Ома, но от увеличения сопротивления канала ток уменьшается. В результате ток остается почти постоянным до такого напряжения и,.„, при котором наступает электрический пробой на кристалл. В том случае, если кристалл имеет злектропроводность п-типа, канал должен быть р-типа и полярность напряжений надо изменить на противоположную. Транзистор со встроенным каналом р-типа на схемах изображают так, как показано на рис.

7.13, в. Другим типом является транзисгпор с индуиированным (инверсным) каналом (рис. 7.16). От предыдущего он отличается тем, что канал возникает только при подаче на затвор напряжения определенной полярности. При отсутствии этого напряжения канала нет, между истоком и стоком и'-типа расположен только кристалл Р-типа н на одном из р-л'-переходов получается обратное напряжение. В этом состоянии сопротивление между истоком и стоком очень велико, т.е. транзистор заперт. Но если подать на затвор положительное напряжение, то под влиянием поля затвора электроны проводимости будут перемещаться из областей истока и стока и из Р-области по направлению к затвору.

Когда напряжение затвора превысит некоторое отпирающее, или пороговое, 121 значение (единнцы вольт), то в приповерхностном слое концентрация электронов настолько увеличится, что превысит концентрацию дырок„и в этом слое произойдет так называемая инверсия типа электропроводности, т.е, образуется тонкий канал д-типа и транзистор начнет проводить ток. Чем больше положительное напряжение затвора, тем больше проводимость канала и ток стока. Таким образом, подобный транзистор может работать только в режиме обогащения, что видно иэ его выходных характеристик (рис.

7.17) н характеристики управления (рис. 7.18). Если подложка п-типа, то получится индуцированный канал р-типа. Параметры МДП-транзисторов аналогичны параметрам полевых транзисторов с и — р-переходом. Коэффициент усиления каскада с МДП-транзистором вычисляется по формуле (7.6). Графоаналитический расчет усиления для каскадов с полевыми транзисторами делают с помощью семейства выходных характеристик аналогично тому, как это было рассмотрено для биполярных транзисторов (см. 6 6.!).

Проводят линию нагрузки, на которую наносят рабочую точку, определенную постоянным напряжением затвора, и отмечают рабочий участок, соответствующий заданному входному напряжению. После этого определяют постоянный и переменный ток стока, постоянное и переменное напряжение в цепи стока, мощность и КПД (для маломощных каскадов мощность н КПД несущественны). Так же рассчитывается 10 0 5 10 15 0 Рис. 7. ! 7. Выходные характеристики транзис- тора с нндуцнрованным каналом л-тнпа !22 Рнс. 7.18.

Характеристика управления транзнстора с нндуцнрованным каналом п-тнпа импульсный режим полевых транзисторов (см. 8 6.4). Транзисторы с изолированным затвором имеют преимушества в отношении температурных, шумовых, радиационных и других свойств, отмеченных для полевых транзисторов с и-р-переходом, и, кроме того, обладают еще рядом достоинств. Сопротивление изоляции затвора у них представляат собой входное сопротивление постоянному току на низких частотах и достигает 10" — 10" Ом.

Важно, что входное сопротивление остается большим при любой полярности напряжения затвора (у полевых транзисторов с р — и-переходом прн прямом напряжении на затворе входное сопротивление становится очень малым). Входная емкость может быть меньше 1 цФ, и предельная частота доходит до сотен мегагерц. Разработаны мощные (до десятков ватт) транзисторы с изолированным затвором, имеющие крутизну 10 мА/В и больше и работающие на частотах до сотен мегагерц. Транзисторы с изолированным затвором могут применяться во всех схемах, рассмотренных выше (ОИ, ОЗ и ОС). Следует отметить, что изготовление полевых транзисторов по планарно-эпитаксиальной технологии сравнительно несложно и упрощает создание микроэлектронных схем.

Особенно просто изготовляются МДП-транзисторы с индуцированным каналом, так как в кристалле надо сделать лишь две области — истока и стока. Для запоминающих устройств созданы МДП-транзисторы с диэлектриком, ГЛАВА ВОСЬМАЯ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ 8.1. ТИРИСТОРЫ 123 состоящим из двух слоев. Поверх диоксида кремния нанесен еще слой нитрида кремния 8)зХ» или оксида алюминия (алунда). Такие транзисторы получили соответственно названия МПОП- и МАОП-транзисторов.

Нитрид кремния и алунд обладают очень высоким сопротивлением, во много раз большим, нежели диоксид кремния. При подаче на затвор импульса положительного или отрицательного напряжения .на грашще между диэлектриками образуется соответственно отрицательный или положительный заряд. Такой заряд влияет на пороговое напряжение, т.е. напряжение, при котором возникает инверсный канал. Следовательно, транзистор может быть в одном из двух состояний, соответствующих разным значениям порогового напряжения.

Каждое нз этих состояний может сохраняться очень долго даже при выключенном питании. Один из способов повышения граничной частоты МДП-транзисторов— укорочение канала для уменьшения времени пробега носителей от истока к стоку. В транзисторах типа О-МДП, изготовляемых методом двойной диффузии, канал образуется по толщине тонкого слоя полупроводника. Длина канала получается 1 мкм и менее, а граничная частота может быть 30 ГГц Тнристоры являются переключающими приборами.

Их название происходит от греческого слова 1)зуга (тира), означающего «дверь», «входы Структура диодного тиригтора !динистора) л — р — л — р показана на рис. 8.!,а. Как видно, он имеет три л — р-перехода, причем два из них (П, и П,) работают в прямом направлении, а средний переход П, — в обратном и более. У транзистора типа Ч-МДП в кремниевой структуре л-р-л протравливается Ч-образиая канавка, на поверхности которой создается пленка диоксида и металлизация для затвора. Как и в транзисторе 1)-МДП, длина канала определяется толщиной тонкого р-слоя в 1 мкм, располо;кенного в глубине кристалла.

Разновидность полевых транзисторов — тринзигторы с двумя затворами. Они предназначены для двойного управления током стока, что используется при преобразовании частоты. Выпускаются также двойные нолевые транзисторы, у которых в одном корпусе размещены два транзистора с самостоятельными выводами.

При работе с МДП-транзисторами следует принимать меры предосторожности для предотвращения пробоя тонкого слоя диэлектрика между затвором и каналом под действием статических электрических зарядов, которые могут возникнуть на изолированном затворе. Необходимо, чтобы при транспортировке и монтаже электроды у транзисторов были замкнуты накоротко. Эти замыкающие проводнички удаляют только по окончании монтажа, когда выводы транзистора уже впаяны в схему. направлении. Крайнюю область р называют анодом, а крайнюю область л— катодом. Тиристор можно представить в виде эквивалентной схемы )модели), состоящей из двух транзисторов Т, и Т, типа л — р — л и р — л — р, соединенных так, как показано на рис. 8.1, о.

Получается, что переходы П, и Пз являются эмиттерными переходами этих транзисторов, а переход П, работает в обоих транзисторах в качестве коллекторного перехода. Область базы Б, транзистора Т, с) 8-8 г а) р" ьм лз ~2 лг к, Рис, 8.1, Структура диодиого тиристора (а) и его эквивалентная схема в виде двух тран- зисторов (б) 124 одновременно является коллекторной областью К, транзистора Т„ а область базы Б, транзистора Т, одновременно служит коллекторной областью К, транзистора Т,.

Соответственно этому коллекторный ток первого транзистора Ь, является током базы второго транзистора (ы, а ток коллектора второго транзистора 1„, представляет собой ток базы первого транзистора. Эксперимент со схемой из двух транзисторов подтвердил, что по своим свойствам эта схема совпадает с диодным тиристором. Как правило, тиристоры делают из кремния, причем эмиттерные переходы могут быть сплавными, а коллекторный переход изготовляют методом диффузии. Применяется также планарная технология. Концентрация примеси в базовых (средних) областях значительно меньше, нежели в эмнттерных (крайних) областях.

Физические процессы в тиристоре можно представить себе следующим образом. Если бы был только один переход П „работающий при обратном напряжении, то существовал бы лишь небольшой обратный ток, вызванный перемещением через переход неосновных носителей, которых мало. Но, как известно, в транзисторе может быть получен большой коллекторный ток, являющийся тем не менее обратным током коллекторного перехода, если в базу транзистора со стороны эмиттерного перехода инжектируются в бодьшом количестве иеосновные носители. Чем больше прямое напряжение на эмиттерном переходе, тем больше этих носителей приходит к коллекторному переходу, тем больше становится ток коллектора. Напряжение на коллекторном переходе, наоборот, становится меньше, так как при большем токе уменьшается сопротивление коллекторного перехода и возрастает падение напряжения на нагрузке, включенной в цепь коллектора. Так, например, в схемах перекэпочеиия транзистор переводится в открытое состояние (в режим насыщения) путем подачи на его эмнттерный переход соответствующего прямого напряжения.

При этом ток коллектора достигает максимального значения, а напряжение между коллектором и базой снижается до десятых долей вольта. Нечто подобное получается и в тиристоре. Через переходы П, и П,, работающие в прямом направлении, в области, примыкающие к переходу П,, иижектируются неосновные носители, которые уменьшают сопротивление перехола П,. Вольт-амперная характеристика тиристора, представленная на рис. 8.2, показывает, что происходит в тиристоре при повышении приложенного к нему напряжения. Сначала ток невелик и растет медленно, что соответствует участку ОА характеристики. В этом режиме тиристор можно считать закрытым («запертыми). На сопротивление коллекторного перехода Пз влияют два взаимно противоположных процесса. С одной ( б 4 Рис.

Характеристики

Список файлов книги