1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 68

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

Текст из файла (страница 68)

Для их герметизации также используются металлостек­лянные корпуса. Отличие заключается в креплении транзисторак кристаллодержателю. У высокочастотных транзисторов исход­ная пластина обычно служит коллектором, который и крепитсяк держателю.Иногда в целях наибольшего удобства включения транзисторав высокочастотную схему он заключается в специальный корпус(рис. 12-26), удобно сочетающийся конструктивно с коаксиаль­ной линией.Мощные транзисторы. Особенности конструкции и технологиипроизводства мощных транзисторов обусловлены спецификойрежима их работы: большими токами, повышенными напряжениямина электродах, необходимостью рассеивать значительную тепловуюэнергию.гп6)Рис.

12-27. Электроды мощ ны х транзисторов.•сплавного; б — планарного;1 — эм иттер;2 — р-п переход;з — коллектор; 4 — вывод базы; 5 — вывод эмиттеров.Мощные транзисторы изготовляют в большинстве случаевметодами сплавной технологии; при производстве высокочастот­ных транзисторов большой мощности используется планарнаятехнология.Мощные сплавные транзисторы характеризуются некоторымиконструктивными отличиями. Эмиттер таких транзисторов полу­чают вплавлением индия с примесью галлия, что позволяет уве­личить коэффициент инжекции и получить токи эмиттера значи­тельной величины. Для уменьшения сопротивления базы и уве­личения площади эмиттера с целью получения больших токовI э применяются эмиттерные переходы в виде полос (рис. 12-27, а).Коллектор припаивается для улучшения теплоотвода к массив­ному основанию корпуса, которое иногда снабжается специаль­ным радиатором (см.

рис. 9-1, в).Планарная технология позволяет создать мощные многоэмиттерные транзисторы. В таких транзисторах на поверхности базо­вой области создают много отделенных друг от друга эмиттерныхобластей в виде полос или окружностей. Соединение эмит­терных областей осуществляется с помощью металлическойпленки в виде полоски, напыляемой на поверхность кристалла(рис. 12-27, б).\Глава тринадцат аяПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ13-1.

ОБЩИЕ СВ ЕД ЕН И ЯОпределение. Полевыми транзисторами называют полупровод­никовые приборы, в которых ток через канал управляется электри­ческим полем, возникающим при приложении напряжения междузатвором и истоком.Канал — это область полупроводникового кристалла, в ко­торой поток носителей заряда регулируется изменением ее попе­речного сечения.

Истоком называют электрод полевого транзис­тора, через который в канал втекают носители заряда, коллектируеыые при выходе из канала другим электродом — стоком.Электрод полевого транзистора, к которому прикладываетсяуправляющее напряжение, называют затвором.В литературе часто полевые транзисторы называют, такжеуниполярными, так как принцип их работы основан на управле­нии движением носителей заряда только одного знака (основныхносителей), в отличие от биполярных транзисторов, в которыхфизические процессы связаны с движением носителей зарядаобоих знаков.Классификация. Различают два типа полевых транзисторов:полевые транзисторы с управляющими р-п переходами и полевыетранзисторы с изолированным затвором (М Д П транзисторы).Аббревиатура МДП обозначает структуру металл-диэлектрикполупроводник.

Очень часто в качестве диэлектрика используетсяокисел (в частности, двуокись кремния 8Ю 2), поэтому в литера­туре нередко встречается термин М О П транзистор (металлокисел-полупроводник). МДП транзисторы в свою очередь под­разделяются на транзисторы со встроенным (собственным) каналоми транзисторы с индуцированным каналом.Все полевые транзисторы различают также по виду прово­димости канала: транзисторы с каналом р- или и-типа.Устройство полевых транзисторов трех типов показано нарис. 13-1.

В транзисторе с управляющим р-п переходом каналобразован частью кристалла и-полупроводника, с меньшим попе­речным сечением. В «-полупроводнике созданы р-области, награнице которых с п-кристаллом образуется р-п переход.В МДП транзисторе со встроенным каналом (рис. 13-1, б)р-канал и области стока и истока (р+-области) выполнены в про­цессе изготовления прибора. В МДП транзисторе с индуциро­ванным каналом (рис.

13-1, в) сам канал не создается технологи­ческим путем. Под действием электрического поля, возникающегов результате приложения напряжения к затвору, в части «-полу­проводника, вблизи поверхности, между стоком и истоком обра­зуется тонкий инверсный слой с дырочной проводимостью —р-канал.Транзистор с управляющим р-п переходом может быть вы­полнен также на основе р-полупроводника (с каналом р-типа),а транзисторы с изолированным затвором — с областями стокаи истока п+-типа, образованными в кристалле с дырочной проводимортью.Как видно из рис. 13-1, б и в , затвор в МДП транзисторах отделенот кристалла полупроводника слоем диэлектрика.

Поэтому такиеприборы и называют транзисторами с изолированным затвором.МДП транзисторы — четырехэлектродные приборы: четвер­тым электродом — подложкой — служит кристалл полупровод­ника, на основе которого выполнен транзистор.Основные особенности. Как уже отмечалось выше, ток в поле­вых транзисторах в отличие от биполярных обусловлен движениемлишь основных носителей заряда, причем движение это имеетдрейфовый характер. В связи с этим частотные свойства полевыхСтокИстокЗатворЗатворСтокИстокЗатворСтокКанал^/'^Сто\стокИстокИ)Рис. 13-1. У стройство полевых транзисторов.а — транзистор с управляющ им р -п переходом; б — М Д П транзистор со встроенным кана­лом; в — М ДП транзистор с индуцированным каналом.приборов и особенности их работы в импульсном режиме зависятот иных физических параметров и процессов, чем в биполярныхтранзисторах.Вторая особенность, отличающая полевые транзисторы отбиполярных, — это принцип управления током в приборе спомощью электрического поля.

Это поле создается обратнымнапряжением на управляющем р-п переходе или напряжениемна затворе в МДП транзисторах. И в том и в другом случае токив управляющей цепи (цепи затвора) весьма малы, и входноедифференциальное сопротивление прибора велико: 108—1010 Омв транзисторах с управляющим р-п переходом и 1010—1012 Омв МДГ1 транзисторах. В этом отношении полевые транзисторыблизки к электронным лампам. Поэтому усилительные свойстваполевых транзисторов принято оценивать не коэффициентомпередачи тока, как в биполярных транзисторах, а, как и в элект­ронных лампах, крутизной характеристики, определяющей за­висимость тока стока (тока в выходной цепи) от напряжения,приложенного ко входной цепи (цепи затвора)..

Условные графические обозначения полевых транзисторовустанавливаются ГОСТ 2. 730— 73, а термины и их определения —ГОСТ 19095-73.13-2. П О Л Е В Ы Е ТРАН ЗИ СТО РЫ С У П РАВЛ Я Ю Щ И Мр -п П ЕРЕ ХО Д О МУстройство, схемы включения. Устройство полевого транзис­тора с управляющим р-п переходом показано на рис. 13-1, а.Аналогично биполярному транзистору у полевого транзистораразличают три схемы включения (рис. 13-2): с общим истоком (ОИ),с общим стоком (ОС) и с общим затвором (0 3 ). Наиболее употре­бительна схема ОИ.Гши*сОта)Рис.б)иШПЛ/из"3 V - ' 1/сзI б)13-2.

Т ри схемы включения полевого транзисторас управляющ им переходом (с л-каналом).а — с общ им и сток ом ; б — с общимстоком; V — с общим затвором.Схематическое изображение рабочей области прибора приве­дено на рис. 13-3. В отличие от рис. 13-1, а здесь контакты стокаи истока для большей наглядности выполнены на торцевых по­верхностях кристалла полупроводника.Р и с.13-3.

Рабочаяобластьтранзисторас управляющим переходом.Принцип действия. На рис. 13-3 полевой транзистор включенпо схеме с общим истоком. Предположим вначале, что напряжениямежду электродами транзистора равны нулю. На границах р- об­ластей с га-кристаллом полупроводника существует электронно­дырочный переход, ширина запирающего слоя в котором опре­деляется выражением (10-24). Поперечное сечение суженнойчасти /г-полупроводника (канала) между верхним и нижним пере­ходами определяет его электрическое сопротивление. Если податьна переход обратное напряжение, между затвором и истокомт. е.

включить отрицательное напряжение U зи, то ширина запи­рающего слоя в соответствии с (10-37) увеличится, поперечноесечение канала уменьшится и, следовательно, возрастет егоэлектрическое сопротивление. Таким образом, изменяя напря­жение U зи, можно регулировать электрическое сопротивле­ние канала. Эффективность этого процесса согласно (10-37)увеличивается с ростом удельногосопротивленияre-к р и ­сталла.При подключении положительного напряжения С/Си междустоком и истоком возникнет дрейфовое движение электронов —основных носителей заряда — от истока через канал к стоку:появится ток стока /<> В результате включения напряжения t/сиизменится также конфигурация канала.

Если пренебречь паде­нием напряжения на объемных сопротивлениях частей «-п ол у­проводника, лежащих между истоком и каналом и стоком и каналом,то потенциал канала у истокового конца будет равен нулю, ау стокового t/си- Напряжение на р -п переходе вблизи истокабудет равно |V зи |, а вблизи стока ' t / з и I + t / с и » и область запираю­щего слоя у стокового конца канала расширится (штрихпунктирная линия на рис. 13-3).Таким образом, при t/си > 0 в транзисторе течет ток / с ,значение которого определяется полным сопротивлением канала,имеющего неоднородную по его длине площадь поперечногосечения. Обратное напряжение на р-п переходах увеличивает потен­циальный барьер и не позволяет электронам, движущимся поканалу, перейти в p-области.

Ток через р-п переходы, а следо­вательно, в цепи затвора обусловлен движением неосновныхносителей и при невысокой концентрации пр в p-областях и р пв «-кристалле достаточно мал.Током I с можно управлять, меняя напряжение U зи или женапряжение t/си- При некотором отрицательном напряженииU зи запирающие слои верхнего и нижнего переходов могут сом­кнуться; поперечное сечение канала при этом равно нулю и тран­зистор оказывается запертым: / с = 0. Напряжение U зи, прикотором транзистор запирается, называется напряжением отсечкиUзи отсСмыкание запирающих слоев может произойти и при увели­чении напряжения U си) однако при этом ток 1с ф 0.

Характеристики

Список файлов книги