14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 23

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

Текст из файла (страница 23)

Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийСхема с общим затвором (рис. 4.4, б) аналогична схеме с общей базой у биполярных транзисторов. Она не дает усиления по току, а входное сопротивление здесь маленькое, так как входным токомявляется ток стока, вследствие этого данная схема на практике не используется.Схема с общим стоком (рис. 4.4, в) подобна схеме эмиттерного повторителя на биполярном транзисторе и ее называют истоковым повторителем. Для данной схемы коэффициент усиления понапряжению близок к единице. Выходное напряжение по величине и фазе повторяет входное. В этойсхеме очень высокое входное сопротивление и малое выходное.4.3. Статические характеристики полевых транзисторовСтатическими характеристиками полевого транзистора с управляющим p–n-переходом являютсяуправляющие и выходные характеристики.

Очень малая величина входного тока (практически его отсутствие)в полевом транзисторе исключает наличие входных характеристик и характеристик обратного действия.1. Управляющие (стокозатворные) характеристики. Эти характеристики показывают управляющее действие затвора и представляют собой зависимость тока стока от напряжения на затворе припостоянстве напряжения стока:I с  f U зи U  const  U.(4.1)сиси насНа рис.

4.5, а представлены управляющие характеристики полевого транзистора с каналом n-типа.2. Выходные (стоковые) характеристики.Семейство этих характеристик представляет собой зависимость тока стока от напряжения стокапри неизменном напряжении на затворе:I с  f U си U  const .(4.2)зиВид этих характеристик представлен на рис. 4.5, б.С увеличением U c токсначала растет довольноОбластьIсIснасыщениябыстро, но затем его ростU зи  0 Взамедляется и наступаетАктивнаяявление,напоминающееобласть 0U зинасыщение, хотя с ростомU си1  U си2U c ток стока так же долженU зивозрастать.

Это объясняетсятем, что с ростом U c возU си1U зирастает обратное напряжеU си  U си насние на p–n-переходе и увеличивается ширина запирающего слоя, а ширина канаU си0 U зиабла соответственно уменьРис. 4.5. Статические характеристики полевого транзисторашается. Это приводит к увес управляющим p–n-переходом с каналом n-типаличению его сопротивленияи уменьшению тока I c . Таким образом, происходит два взаимно противоположных влияния на ток, врезультате чего он остается почти неизменным. Чем больше запирающее напряжение подается на затвор, тем ниже идет выходная характеристика. Повышение напряжения стока, в конце концов, можетпривести к электрическому пробою p–n-перехода, и ток стока начинает лавинообразно нарастать.Напряжение пробоя является одним из предельных параметров полевого транзистора.4.4.

Основные параметры полевых транзисторов1. Крутизна характеристики:SI cU  const ,U зи сигде I с – приращение тока стока; U зи – приращение напряжения на затворе.83(4.3)А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийКрутизна характеризует управляющее действие затвора. Этот параметр определяют по управляющим характеристикам.2.

Внутреннее (выходное) сопротивление Ri :U сиRi (4.4)U зи  const ,I сгде U си – приращение напряжения стока; I с – приращение тока стока.Этот параметр представляет собой сопротивление транзистора между стоком и истоком (сопротивление канала) для переменного тока. На пологих участках выходных характеристик Ri достигаетсотен кОм и оказывается во много раз больше сопротивления транзистора по постоянному току R0 .3. Коэффициент усиления  :U си(4.5)I  const .U зи сКоэффициент усиления показывает, во сколько раз сильнее действует на ток стока изменениенапряжения затвора, нежели изменение напряжения стока, т.е.

выражается отношением таких изменений U си и U зи , которые компенсируют друг друга, в результате чего ток остается постоянным.Для подобной компенсации U си и U зи должны иметь разные знаки, что определяет наличие знака«–» в правой части выражения (4.5).Эти три параметра (  , S , Ri ) связаны между собой зависимостью:(4.6)  SRi .4. Входное сопротивление Rвх :U зиRвх (4.7)U си  const ,I згде U зи – приращение напряжения на затворе; I с – приращение тока стока.Поскольку током затвора является обратный ток p–n-перехода, который очень мал, то входное сопротивление оказывается очень большим, что является основным достоинством полевого транзистора.5.

Входная ёмкость между затвором и истоком Cзи , которая является барьерной ёмкостью p–nперехода и может составлять единицы – десятки пФ в зависимости от способа изготовления полевоготранзистора.Типовые значения параметров кремниевых полевых транзисторов с управляющим p–nмАпереходом: S  0,33; Rвх  1010 Ом ; Ri  0,11 МОм ; Cзи  0,210 пФ .ВЕще одним важным достоинством полевого транзистора является гораздо меньшая температурная зависимость по сравнению с биполярными транзисторами. Это связано с тем, что в полевом транзисторе ток I с вызван перемещением основных носителей, концентрация которых в основном определяется количеством примеси и поэтому мало зависит от температуры. Полевой транзистор обладаетболее высокой стойкостью к действию ионизирующего излучения. Недостатком полевых транзисторовявляется недостаточно высокая крутизна S , что несколько ограничивает область их применения.4.5.

Полевые транзисторы с изолированным затворомПолевой транзистор с изолированным затвором – это транзистор, имеющий один или несколько затворов, электрически изолированных от проводящего канала.Дальнейшим развитием полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором. У них металлический затвор отделен от полупроводникового канала тонким слоем диэлектрика.Поскольку металлический затвор отделен от полупроводника слоем диэлектрика, то входное сопротивление таких транзисторов велико (для современных транзисторов достигает 1017 Ом).Полевые транзисторы с изолированным затвором бывают двух типов: со встроенным (собственным) каналом; с индуцированным (инверсионным) каналом.84А.В. Глазачев, В.П.

Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийСтруктура в обоих типах полевых транзисторов с изолированным затвором одинакова: металл –окисел (диэлектрик) – полупроводник, то такие транзисторы еще называют МОП-транзисторами (метал – окисел – полупроводник), или МДП-транзисторами (металл – диэлектрик –полупроводник).4.5.1. Полевой транзистор с изолированным затвором со встроенным каналомУстройство полевого транзистора с изолированным затвором и встроенным каналом показано нарис. 4.6. Он представляет собой монокристалл полупроводника, обычно кремния, где создана электропроводность какого-либо типа, в рассматриваемом случае p-типа. В нем созданы две области с электропроводностью противоположного типа (в нашем случае n  -типа), которые соединены между собой тонким приповерхностным слоем этого же типа проводимости.

От этих двух зон сформированы электрическиеСЗИSiO2выводы, которые называют истоком и стоком. На поверхности канала имеется слой диэлектрика (обычнодиоксида кремния SiO 2 ) толщиной порядка 0,1 мкм, ана нем методом напыления наносится тонкая металканал n-типаnnлическая пленка, от которой также делается электрический вывод – затвор. Иногда от основания (называемого подложкой (П)) также делается вывод, которыйpнакоротко соединяют с истоком.ПЕсли в отсутствии напряжения на затворе приложить между истоком и стоком напряжение U си любойРис. 4.6. Структура полевого транзисторас изолированным затворомполярности, то через канал потечет ток, представляюсо встроенным каналом n-типащий собой поток электронов. Через подложку ток непотечет, так как один из p–n-переходов будет находиться под действием обратного напряжения.При подаче на затвор отрицательного напряжения относительно истока, а следовательно и кристалла, в канале возникает поперечное электрическое поле, которое будет выталкивать электроны изобласти канала в основание.

Канал обедняется основными носителями – электронами, его сопротивление увеличивается, и ток стока уменьшается. Чем больше отрицательное напряжение на затворе,тем меньше этот ток. Такой режим называется режимом обеднения.При подаче на затвор положительного напряжения, относительно истока, направление поперечного электрического поля изменится на противоположное, и оно будет, наоборот, притягивать электроны из областей истока и стока, а также из кристалла полупроводника. Проводимость канала увеличивается, и ток стока возрастает.

Такой режим называется режимом обогащения.Рассмотренный транзистор, таким образом, может работать как в режиме обеднения, так и режиме обогащения токопроводящего канала, что иллюстрируют его выходные характеристики (рис. 4.7,а) и характеристика управления (рис. 4.7, б).IсIсU зи  0 ВВыходные характеристикиМДП-транзистораподобныРежимобогащениявыходнымхарактеристикамU зи  0 Вполевого транзистора с управляющим p–n-переходом. ЭтоРежимU си  constобъясняется тем, что при увелиобедненияU зи  0 Вчении напряжения U си от нулясначала действует закон Ома иток растет практически прямопропорционально напряжению,U си U зи U зиU зи отса затем при некотором напряабжении U си канал начинаетРис.4.7.СтатическиехарактеристикиМДП-транзисторасужаться, в большей мере возлесо встроенным каналом n-типастока, т.к.

на p–n-переходе между каналом и кристаллом увеличивается обратное напряжение, область этого перехода, обедненная85А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийносителями, расширяется и сопротивление канала увеличивается. В результате этого ток стока испытывает два взаимно противоположных процесса и остается практически постоянным до такого напряжения U си , при котором наступает электрический пробой.Если кристалл полупроводника полевоССго транзистора имеет электропроводность nтипа, токопроводящий канал должен быть pЗЗтипа.

При этом полярность напряженийнеобходимо изменить на противоположную.ИИПолевые транзисторы со встроеннымабканалом на электрических схемах изобраРис. 4.8. Условные графические обозначения МДП-транзисторажают условными графическими обозначенисо встроенным каналом n-типа (а) и p-типа (б)ями, приведенными на рис. 4.8.4.5.2.

Транзистор с индуцированным (инверсионным) каналомУстройство такого транзистора показано на рис 4.9. От предыдущего транзистора он отличаетсятем, что у него нет встроенного канала между областями истока и стока. При отсутствии напряжения назатворе ток между истоком и стоком не потечет ни при какой полярности напряжения, так как один изp–n-переходов будет обязательно заперт. Если подать на затвор напряжение положительной полярСЗИSiO2ности относительно истока, то под действием возникающего поперечного электрического поля электроны из областей истока и стока, а также из областейкристалла, будут перемещаться в приповерхностнуюканал n-типаnnобласть по направлению к затвору.

Характеристики

Список файлов учебной работы