![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Короткі теоретичні відомості. Мета роботи — вивчити устрій, характеристики і параметри польових транзисторів, взаємозв’язки цих характеристик і параметрів; набути навикчок розрахунків
ДОСЛІДЖЕННЯ ПОЛЬОВОГО ТРАНЗИСТОРА З КЕРУЮЧИМ p-n-ПЕРЕХОДОМ
Мета роботи — вивчити устрій, характеристики і параметри польових транзисторів, взаємозв’язки цих характеристик і параметрів; набути навикчок розрахунків параметрів транзистора за його статистичними характеристиками.
Короткі теоретичні відомості Транзистором називається напівпровідниковий прилад, який складається з трьох електродів (витоку, стоку і затвору). В польових транзисторах протікання струму обумовлено дрейфом носіїв заряду одного знаку (тобто або електронів, або дірок) у поздовжньому електричному полі через керований канал п - або р -типу. Керування струмом через прилад здійснюється поперечним електричним полем, а не вхідним струмом, як в біполярних транзисторах. Завдяки цьому польові транзистори майже не споживають струму у вхідному колі. У пристроях промислової електроніки використовують польові транзистори двох типів: із затвором у вигляді р—п -переходу та з ізольованим затвором. Устрій польового транзистора із керуючим p-n -переходом показано на рис. 1. Це пластина напівпровідникового монокристала n -типу, на торці якої нанесені контакти: витік (В) і стік (С) із керуючим p-n -переходом в середній частині — затвором (З). Область під p-n -переходом називають каналом. Він обмежений нижньою площиною пластини, а зверху — запірним шаром керуючого p-n -переходу (матеріал запірного шару практично не пропускає електричний струм). Спільний електрод транзистора — витік.
Рис. 1. Устрій польового транзистора із керуючим p-n-переходом
Якщо до транзистора не прикладена зовнішня напруга При подачі в затвор зворотньої для p-n -переходу напруги Змінюючи Очевидно також, що вимірювання Отже, вимірюючи напругу на затворі, можна керувати струмом стоку, тобто робочим (вихідним) струмом транзистора. По суті, керування здійснюється електричним полем затвора, яке розширює запірний шар, тому транзистор називається польовим. Оскільки основний робочий елемент транзистора — провідний канал, його називають також канальним. Транзистор має два основних сімейства характеристик: стоку (вихідні) і стоко-запірні (характеристики управління). Важливою являється також затворна (вхідна) характеристика. Сімейство стокових характеристик
Рис. 2. Сімейство стокових характеристик Стоко-запірна характеристика Затворна характеристика Польові транзистори, як і електронні лампи, керуються електричним полем. Тому їх зручно характеризувати тими ж параметрами, що й електронні лампи: крутизною характеристики S, опорами змінної складової струмів в колах транзистора, коефіцієнтом зусилля по напрузі.
Рис. 3. Стоко-запірна Рис. 4. Затворна характеристика
визначається по стоково-затворній характеристиці через тангенс кута нахилу цієї характеристики на робочій ділянці. Наближено 2. Внутрішній опір (диференціальний)
наближено визначається методом характеристичного трикутника, який будується на робочій ділянці лінійної характеристики (див. рис. 2) аналогічно побудові на рис. 3. Тоді
Звичайно 3. Статичні коефіцієнти підсилення по напрузі
Наближено 4. Вхідний опір (диференціальний)
Це опір ділянки затвор-стік змінному струму, який може бути визначений по затворній характеристиці (див. рис. 4) методом характеристичного трикутника. Звичайно Транзистор МДН (метал – діелектрик – напівпровідник) виготовляється локальним легіруваням області під затвором. Він має структуру, показану на рис. 5. Рис. 5. Структура МДН-транзистора
Її основні елементи — сильно леговані витік n+-типу, сильно легованого стоку n+-типу і слабо легований канал n–типу, який з’єднує витік зі стоком. Вся система цих елементів ізольована від підложки зі спільним p-n-переходом. При подачі При прикладені напруги затвора 1. Поле затвору затягує в канал із підложки основні для каналу носії і відкидає неосновні в глибину, за межі каналу. За рахунок цього канал розширюється і провідність його зростає. В результаті Іс зростає. 2. Поле затвору має зворотній напрямок, тому в канал втягуються неосновні носії, а основні відкидаються в глибину за межі каналу. В результаті канал звужується і провідність його падає. При великій напрузі поля може виникнути також конверсія провідності шару, межуючого з діалектриком. За рахунок цього канал ще швидше звужується, провідність його падає і струм Іс швидко зменшується. Таким чином, змінюючи величину і знак Uз, можна розширювати або звужувати провідний канал, показаний пунктиром рис. 5, а отже, керувати струмом стоку як в сторону його зростання, так і в сторону зменшення. Цей транзистор, як і попередні, має два сімейства характеристик: стокові (вихідні) і стоково-затворні (характеристики керування).
Сімейство стокових характеристик Зміна Рис. 6. Сімейство стокових характеристик
Сімейство стоково-затворних характеристик
Рис. 7. Сімейство стоко-запірних характеристик при Всі характеристики сімейства практично вкладаються в одну криву. Транзистор із вбудованим каналом не має порогової напруги і керується як позитивними, так і негативними напругами на затворі.
Слід відмітити, що визначення По типу провідності електродів транзистори бувають із затвором п- типу та р- типу і, відповідно, каналом р- типу та п- типу. Їхні схемні позначення показані на рис. 8.
Рис. 8. Схемні позначення транзисторів
|