Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Характеристики транзистора сильно зависят от температуры, С повышением температуры резко возрастает начальный коллекторный ток 1ко вследствие значительного увеличения количества неосновных носителей заряда в коллекторе и базе. В то же время несколько увеличивается и коэффициент 621З из-за увеличения подвижности носителей заряда А-параметры транзистора, особенно коэффициент передачи тока гг21э, зависят от частоты переменного напряжения, при которой производят измерение приращений токов и напряжений Л1Б, Л1К, ЛУБЭ, М1КЗ, так как на высоких частотах начинает сказываться конечное время, за которое носители заряда ( в транзисторе типа гг-р-гг это электроны) проходят расстояние от эмиттера до коллектора транзистора.
ЧаСтОтУ, На КОтОРОй КОЭффИЦИЕНт ПЕРЕДаЧИ тОКа гг21Э УМЕНЬШаЕтСЯ до единицы. называют грпничной чатгопгогг коэффициента передачи тока Ар На практике часто используют частоту1О, на которой параметр Ь21э Уменьшается в ~Г2 раза. Рис 2 14 Рабочая область выходных ВАХ биполярного транзистора Для предотвращения перегрева коллекторногор-и-перехода необходимо, чтобы его мощность не превышала некоторого максимального значения К 1К ~ КЭ Рк макс Таким образом, ограничивающей кривой на коллекторных характеристиках является зависимость 1К=Р сЛУКЭ К к макс В целях увеличения допустимой мощности коллектора Р в мощк макс ных транзисторах коллектор для улучшения теплоотвода соединяют с металлическим корпусом транзистора, а сам транзистор монтируют на специальном радиаторе Ограничение по допустимой мощности коллектора не является единственным Если между коллектором и эмиттером приложено слишком высокое напряжение, то может произойти электрический пробой коллекторного р-н-перехода, поэтому необходимо, чтобы при работе транзистора коллекторное напряжение было меньше допустимого сг - КЭ КЭмакс Существует аналогичное ограничение и по коллекторному току К к макс 1 <1 которое обусловлено допустимым нагревом эмиттерного перехода Область, выделенная этими тремя ограничивающими линиями (рис 2 14), является рабочей областью характеристик транзистора Из емкостей р-п-переходов существенное значение имеет только емкость коллекторного перехода СКБ Диапазоны значений параметров отечественных биполярных транзисторов приведены в табл 2 2 Для повышения мощности Р»,, выпускают мощные транзисторные гбооки, в которых транзисторы соединены между собой одноименными выводами Транзисторные сборки могут насчитывать несколько десятков мощных транзисторов и работать при токах до 500 А (в ключевом режиме) Для улучшения управляющих свойств транзисторных сборок (увеличення коэффициента Ь ) в них часто 2! 78 вводят специальный усилитель на одном-двух транзисторах, включенных по так называемой схеме Дарлингтона, что позволяет повысить коэффициент передачи тока базы 6~~ до 300 ООО.
В отличие от мощных транзисторных сборок в маломощных транзисторы не соединены между собой и могут использоваться независимо. Биполярные транзисторы являются полупроводниковыми усилительными приборами универсального назначения и широко применяются в различных типах усилителей, генераторов, в логических и импульсных устройствах. Вопрос 2.2. Существует ли связь между входными и выходными ВАХ биполярного транзистора с одной стороны, а также прямой и обратной ветвями ВАХ полупроводникового диода с другой стороны? Варианты ответа 2.2.1. Не существует. 2.2.2 Существует.
Входная ВАХ транзистора аналогична обратной ветви, а выходная — прямой ветви ВАХ диода; 2.2.3. Существует. Входная ВАХ транзистора аналогична прямой ветви, а выходная — обратной ветви ВАХ диода. 2.4. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Повевым транзистором называют полупроводниковый электропреобразовательный прибор, ток которого управляется электрическим полем и который предназначен для усиления электрической мощности. В полевых, или униполярных транзисторах в отличие от биполярных ток определяется движением только основных носителей заряда одного типа — электронов или дырок. Носители заряда перемещаются по каналу от электрода, называемого истоком к электроду, называемому стоком.
С помощью третьего электрода — — затвора — создается поперечное направлению движения носителей заряда управляющее электрическое поле, позволяющее регулировать электрическую проводимость канала, а следовательно„и ток в канале. Полевые транзисторы изготовляют из кремния и в зависимости от электропроводности исходного материала подразделяют на транзисторы с р-каналом и п-каналом. По типу управления током канала полевые транзисторы подразделяются на два вида: с управляющим р-и-переходом и с изолированным затвора и Структура и схема включения полевого транзистора с и-каналом и управляющим р-и-переходом показаны на рис.2.15.
80 ~си УЗи с'си а) рис 2 15 Структура (а) и схема включения (б) полевого транзистора с затвором в виде р-и-перехода н каналом и-типа 1,2 — области канала и затвора соответственно, 3,4,5 — выводы истока, стока и затвора соответственно В транзисторе с и-каналом основными носителями заряда в канале являются электроны, которые движутся вдоль канала от истока с низким потенциалом к стоку с более высоким потенциалом, образуя ток стока 1с. Между затвором и истоком приложено обратное напряжение, запирающее р-п-переход, образованный и-областью канала и р-областью затвора. Таким образом, в полевом транзисторе с и-каналом полярности пРиложенных напРЯжений следУющие: 1)си>0, 17зи<0. В тРанзистоРе с р-каналом основными носителями заряда являются дырки, которые движутся в направлении снижения потенциала, поэтому полярности приложенных напряжений должны быть иными: 1)си<0, Гзи>0.
Рассмотрим более подробно работу полевого транзистора с и-каналом. Транзисторы с р-каналом работают аналогично. На рис. 2.16 показано, как происходит изменение поперечного сечения канала при подаче напряжений между электродами транзистора.
При подаче запирающего напряжения нар-и-переход между затвором и каналом (см. рис. 2.16.а) на границах канала возникает равномерный слой, обедненный носителями заряда и обладающий высоким удельным сопротивлением. Это приводит к уменьшению ширины проводящего канала. Обедненный П - область слой Р- область ~си ст) б) 'ис 216. Ширина канала в полевом транзисторе при Сl =0 (а) и при Ц «Оф) тс. лгА /5 ,и ы и,.в,в и„,в а) ф Рис 2 17 Выхо,пп ~с (а) полевого транзистора н перслато ~ная (б) вольт-ампсрные характеристики 82 Напряжение, приложенное между стоком и истоком (см. рис 2.16,6), приводит к появлению неравномерного обедненного слоя, так как разность потенциалов между затвором и каналом увеличивается в направлении от истока к стоку и наименьшая площадь поперечного ~с~~~~~ ка~~ла р~с~~~о~ен~ ~б~~зи стока.
Толшина ооедненного слоя, н следовательно, площадь поперечного сечения канала будут определяться действием двух этих напряжений. При этом минимальная площадь поперечного сечения канала определяется их суммой. Когда суммарное напряжение достигает напряжения запирания обедненные области смыкаются и электрическая проводимость канала резко падает ВЛХ полевого транзистора приведены на рис.
2.!7 Здесь зависимости тока стока 1С. от напряжения Гс.и при постоянном напряжении на затворе Гэи определяют выходные, или стоковые, характеристики полевого транзистора (см.рис. 2.17,п). На начальном участке характеристик, (1~и+~Гэи~<Г„н ток стока 1С возрастает с увеличением Гси. При повышении напряжения сток-исток до ГСИ=Ь'„и — 1ГЗИ~ происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока 1с прекращается (участок насыщения), Отрицательное напряжение Г~и между затвором и истоком приводит к меньшим значениям напряжения Гси и тока 1С, при которых происходит перекрыпгие канала Область насыщения справа от пунктирной линии является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения Гси приводит к пробою р-д-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя. По выходным характеристикам может быть построена передаточная характеристика 1С=,~(Гзи) (см.рис.
2.17„б). На участке насыщения она практически пе зависит от напряжения Гси. Входная характеристика полевого транзистора — зависимость тока утечки затвора 1з от напряжения затвор — исток — обычно не используется. так как при Гэи<0 р-и-переход между затвором и каналом закрыт и ток затвора очень мал (1з=10 ~ †:10 ~ Л). поэтому во многих случаях им можно пренебречь. ~с У 15 си 8 д) б) рнс 2,! 3 Структура (а) и схема включения (б) МДП -транзисзора с шшуцированным каналом п -типа. ! — 4 — области истока, канала, стока и подложки соответственно, 5 8 выводы истока, затвора, стока и подложки соответственно, 9 диэлект.- рик,)0 в затвор В настоящее время широкое распространение получили полевые транзисторы, в которых металлический затвор изолирован от полупроводника слоем диэлектрика.
Такие транзисторы называют МДП-транзисторами (металл †диэлектр — полупроводник), или МОП-транзисторами (металл — оксид — полупроводник). Их входное сопротивление достигает значения 10~~ Ом, т.е. ток затвора на несколько порядков ниже тока полевых транзисторов с управляющим р-и -переходом. Структура МДП-транзистора с индуцированным каналом и-типа изображена на рис. 2.)8,а. На подложке из полупроводника р-типа около истока и стока формируются области л-типа с повышенной концентрацией носителей заряда, На поверхности подложки располагается металлический затвор, изолированный от нее слоем диэлекгрика Между стоком и истоком пРиложено положительное напРЯжение Ьсм.
Пока УпРавляющее напряжение между затвором и истоком (/зи отсутствует, ток стока равен нулю, так как цепь исток — подложка — сток представляет собой два включенных навстречу друг другу р-л-перехода. Если на затвор подать положительное напряжение, то под действием электрического поля электроны подложки будут перемещаться в направлении к 'атвору, а дырки — вглубь подложки.
В говерхностном слое подложки "ежду истоком и стоком образуется тонкий слой с повышенной концентрацией электронов. Кроме того. часть электронов диффундирует из областей истока и стока. В результате между истоком и стоком образу- тся (индуцируется) канал, по которому перемещаются носители заряда, "ток стока при этом становится отличным от нуля. Очевидно, что с повышением напряжения на затворе увеличивается электрическая проводимость канала, и следовательно, возрастает ток стока Рнс 2 19 Выходные (а) и пе- редаточная 1'б) ВАХ МДП- транзистора с нндуцнрован- ным каналом п-типа ~'зи б) Ц„О Рнс 2 20 Выходные (а) и передаточная (б) ВАХ н условное графическое обозначение (в) МДП-транзистора с встроенным каналом л-типа О а) С 3 84 На рис 2 18,6 изображены условное графическое обозначение и схема включения транзистора с индуцированным каналом ~-типа, а на рис 2.19 представлены его выходные и передаточная ВАХ, из которых видно, что управление осуществляется напряжением (1~и одной полярности.
Для транзисторов с каналом р-типа полярности напряжений внешних источников меняются на противоположные. Разновидностью МДП-транзисторов является транзистор со всигроаяым каналом, который создается технологически в поверхностном слое подложки Это тонкий слой полупроводника, соединяющий исток со стоком и одинакового с ними типа электропроводности В таком транзисторе при наличии между стоком и истоком напряжения ('Си и при нулевом напряжении на затворе ток стока будет отличен от нуля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
