Электротехника Касаткин (967630), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Полевые транзисторы с управляющим р-и переходом. Рассмот- рим принцип работы полевого транзистора с управляющим р-и пере- ходом (рис. 10.19) . Между днумя электродами, называемыми истоком и и стоком С, расположен и.канал из полупроводника и-типа. Если между истоком и стоком включен источник с ЭЛС Ес положительным полюсом к стоку, то в и-канале есть ток проводимости (10.1), значение которого зависит от сопротивления канала, В свою очередь сопротивление в и-канала зависит от его ширины, которую в полевых транзисторах мож- но изменять.
Для этого между третьим электродом, называемым за- твором 3, и истоком включен источник ЭДС Е, отрицательным полю- сом к затвору, так что р-и переход между и-каналом и полупровод- ником р-типа, который находится у затвора, включен в обратном направлении. Ширина обедненного подвижными носителями р-и перехо- да влияет на ширину и-канала и тем самым на его проводимость. От- метим, что вместо и-канала может быть р-канал иэ полупроводника р-типа,а затвор — нз полупроводника и-типа, Напряжение р-и перехода вдоль канала непостоянное и имеет отрОцательное значение, т.
е. переход на всем протяжении включен в обратном направлении. Наибольшего абсолютного значения напряжение достигает у стока, где перекрытие канала будет максимальным (показано запприхованной областью на рис. 10.19) . Работу полевого транзистора с уоравляюшнм р.н переходом определяют статические стоковые 1,(У и) „(рис. 10.20; а) и М ЗИ""ам стоко-затворные 1с(УЗ И) и „с (рис. 1020, б) характеристики. С ЗИ У „1" соп41 Чрезмерное увеличение напряжения У.~ вызывает лавинный пробой между затвором и стоком. При напряжении Уз и, меньпюм напряжения отсечки (1зи „... канал закрыт (!с = -1з). Йзменение полярности напряжений 11си или 11зи нарушает работу затвора. В рассмотренном случае (рнс.
10.19) полевой транзистор включен по схеме с общим истоком (ОИ) . Возможно включение полевого транзисгора также по схеме с общим стоком (ОС) н общим затвором (03). Однако две последние разновидности схем включения применяются редко и здесь не будут рассматриваться. Рассматривая полевой транзистор с ОИ как нелинейный трехполюсник, включенный по схеме на рнс. б.12, опишем аналогично (6.7) Рас. 10,19 ХС,на ХО 0„,0 а~ Рнс. 10.20 249 Рис.
10,2! его работу в режиме малого сигнала системой линейных уравнений: (10.7а) (10.7б) /З =УввнЗИ УввнСИ' 20 =Увв"ЗИ + Увв"СИ где атз а'з Увв = Увг = ЗИ 1 и соовс СИ и соавс аи си зи (10.8) дг агс Увв = — ~ ' Увв =— аи ! . ' аи зи иси с СИ иЗИ = соов — параметры полевого транзистора. Они определяются нз опьпа или по статическим характеристикам (рис. 10.20) и имеют типовые зна- чения увв = 10 ' —.10 См; увв = 10 '+10 '' См; Ув в "- 10 в + 10 в См; Увв = 10"' + 10 в См. (10.9) ПРенебРегаЯ малым значением паРаметРа У, в, полУчаем (см. Рис, 614) схему заме~цапни полевого транзистора, включенного по схеме с ОИ (рис. 10.21), в режиме малого сигнала, где 1/Ув в =г„„и 1/Угв =г," „— входное н выходное сопр аления, Янзи =у.
нзи нет ч нк тока, управляемый напряжением и „. Последнее обстоятельство позволяет рассматривать полевой транзистор как прибор, управляемый напряжением, в отличие от биполярного транзистора, управляемого током базы (рис. 10.18), Величина Ю =. Увв называется крунвзлой стоко-затворной «арактерисгикн„ Б. Полевые МДП.транзисторы. Полевые МДП-транзисторы отличаются от полевых транзисторов с управляюпвим р-л переходом тем, что в них электрод затвора изолирован от канала слоем диэлектрика.
В качестве диэлектрика обычно используется окисел 810в. Поэтому наря- 250 Рис. 10.22 ду с термином МДП пользуются термином МОП, отражающим структуру металл — оксид — полупроводник. Различают МДП-транзнсторы с индуцированным каналом и со встроенным каналом, ЛИП-транзистор с ивдуцированяым каналом р-гила представляет собой пластину кремния л-типа, называемую подложкой, в которой создаютсс две области р-типа (рис.
10.22). Одна из этих областей используется как исток И, другая — как сток С. Электрод затвора 3 изолирован от подложки тонким слоем дчзлектрика Э10т. Рассмотрим механизм работы индуцированного канала„положив, что электроды подложки П и истока соединены между собой. Предположим сначала, что цель стока разомкнута. Прн напряжении У н = О, т. е, коротком замыкании между выводами затвора и истока, в приграничном агое подложки с диэлектриком вследствие контактных явлений образуется обогащенный слой (см. рис. 10.9). Однако прн этом токопроводяший канал между стоком и истоком отсутствует.
Это обаясняется тем, что между полупроводником подложки и-типа и полупроводниками областей стока и истока р-типа образуются два р-и перехода, включенных навстречу друг другу. При увеличении отрицательного значения напряжения У < 0 сначала вместо обогащенного слоя образуется обедненный слой (см. рис. 10,7), а затем при напряжении меньше порогового П и, — ин.
версный слой (см. рис. 10.8), т. с. индуцированный канал р-тигга между стоком и истоком. Если теперь в цепь стока включить источник ЭДС Е, отрицательным полюсом к стоку, то в р-каиале появится ток. При этом в силу неравенства (10.10) ЗС 3 'С ЗИ '3 ширина индуцированного канала уменьщастсв по направлению от истока к стоку, где ее можно регулировать вплоть до полного перекрьпия. Подключение источника ЭДС Е. положительным полюсом к стоку недопустимо. В этом случае -2,иа с 10 20-044,В -10 -В -4 -г 02„В а) 0) Ги .1О 25 ~'зг = -~'з — 2'г ~ 22зн = -1-'з ~ 0 110.111 и управление инлуцированным каналом невозможно. На рис.
10,23, а и б приведены стоковые и стоко-затворные статические характеристики МДП-транзистора с индуцнрованным. каналом р.типа. В МЛП-гранэнсгорак с лндунированным каналом л-гила используется подложка из полупроводника р-типа, в которой создаются две области полупроводника л-типа для стока и истока.
Вследствие контактных явлений на границе раздела диэлектрика н подложки в приграничном слое последней и~щуцируется инверсный слой 1см. рис. 10.10), т, е. канал и-типа. Этот канал соединяет между собой области стока н истока при отсутствии напряжения 0 = О. При увеличении напряжения бган > 0 индуцнрованный канал обогащается электронами, лри умень- ~егия 70 0сю а а) от» „, Рис. 30.24 252 г 3 Э и с д) Х~$г ф: ф ф Рис.
10.25 шенин наппяження Ц < 0 обедняется. Остальные процессы в индуцироваиныхканалах и- и р-типов аналогичны. Статические сто кон ые и стоко-затворные характеристики МДП- транзистора с индуцированным и-каналом приведены на рнс. 10.24, а и б. Ахм11-гранэисгорьг с технологически встроенным каналом имеют канал и- нли, р-тнпа. Встроенный в процессе технологического изготовления транзистора канал самоиэолируется от подложки обедненным слоем р-л перехода. Основная особечность МДП-транзисторов со встроенным каналом заключается в возможности нх работы в режиме объединения и обогащения встроенного канала подобно рассмотренной выше работе МДП-транзистора с индуцированным каналом и-тнпа.
У всех типов МДП-транзисторов электрод подложки либо соединяется с электродом истока, либо служит в качестве второго затвора. Условные обозначения полевых транзисторов с управляющим р-и переходом, МДП-транзисторов с индуцированным каналом и МДП- транзисторов со встроенным каналом приведены соответственно на позициях 1 — 3 рис. 10,25, а лля канала и-типа и рнс.!0.25,бдля канала р.типа. В табл. 10.1 приведены полярности напряжений между электродами МДП-транзисторов в рабочем режиме. Таблица 10,1, Полярность напряжения ммиду электродами наневых транзисторов в рабочем рвкнме Ггзн ОЗИеге ОСИ ЪИ (вази ) Режим работы канале Тнп ка- Тнп ваге под- пои- кн Тип пеневегп транзисторе Трензяетор е упревннмщим р-и переходом МДП-трензнетор е индуниревзн.
ным каналом сО >О р Обеднение н Обеднение <О >О >о <о <О >О <0 >0 >0 <О н Обощщенне д Обеднение Обогащение <О <О >О со <О МДП-транзистор ео встроенным каналом <О >О >О <О Обеднение Обогащение Обеднение Обогащение >О <О <0 >0 <О >О 253 Основные достоинства полевых транзисторов — большое сопротивление входной цепи (1 — 10 МОм) и технологичность при производстве интегральных микросхем с большой плотностью размешения элементов.
Основной недостаток — относительно невысокое быстродействие. то.в. ткРкстОРы Тиристор — полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями и тремя или более последовательно включенными р-л переходами. Наиболее распространена структура тиристора с четырьмя чере. дуьхцимися слоямипопупроводников р- и л-типов (рис. 10.26).
Различают управляемые, нли триодные, и неуправляемые, или диоднью, тнристоры. Диодяый гирисгор имеет два вывода — анодный А и катодный Каг. Его переключение из одного устойчивого состояния в другое в цепи переменного тока (см. Рис. 6.7) определяется методом нагрузочпой характеристики (см. рис. 6,8). Здесь н в дальнейшем примем, что ВАХ тиристоров безынерционные, т.
е.!((3) = 1(и), При плавном увеличении от нулевого значения ЗДС ез„диодный тирнстор сначала будет закрыл и ток в цепи мал (точка 1 йа ВАХ по рнс. 10.26). В точке 2 ВАХ днодного тиристора напряжение на нем достигнет напряжения включения У = (1 „„. Дальнейшее даже незначительное увеличение ЗДС е „приведет к резкому изменению режима работы цепи (точка 3 на ВАХ), т. е. открыванню диодного гирнстора. При уменьшении ЭДС г, процессы в цепи протекают в обратном порядке. В точке 4 ВАХ Ряс.!О 26 254 напряжение достигнет напряжения выключения. Дальнейшее уменьшение ЭДС е,„приводит к закрыванию диодного тиристора. Находят применение также симметричные диодные тирисгоры, условное обозначение которых и их ВАХ приведены на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
