Полевые транзисторы

Различают полевые транзисторы с управляющим р-п переходом и на основе конструкции металл-диэлектрик-полупроводник или МДП -транзисторы.

А. Полевые транзисторы с управляющим р-п переходом. Рассмот­рим принцип работы полевого транзистора с управляющим р-п пере­ходом (рис. 10.19).

Между двумя электродами, называемыми истоком И и стоком С. расположен n -канал из полупроводника n -типа. Если между истоком и стоком включен источник с ЭДС Е_С положительным полюсом к стоку, то в n -канале есть ток проводимости (10.1), значение которого зависит от сопротивления канала. В свою очередь сопротивление n -канала зависит от его ширины, которую в полевых транзисторах мож­но изменять. Для этого между третьим электродом, называемым затвором 3, и истоком включен источник ЭДС Е_З отрицательным полю­сом к затвору, так что р-п переход между n -каналом и полупровод­ником р -типа, который находится у затвора, включен в обратном направлении. Ширина обедненного подвижными носителями р-п перехо­да влияет на ширину n -канала и тем самым на его проводимость. От­метим, что вместо n -канала может быть р -канал из полупроводника р -типа, а затвор - из полупроводника n -типа.

Работу полевого транзистора с управляющим р-п переходом опре­деляют статические стоковые I_С(U_СИ)_UЗИ = const (рис. 10. 20, а) стоко-затворные I_С(U_ЗИ)_UСИ = const (рис. 10. 20, б) характеристики.

В рассмотренном случае (рис. 10.19) полевой транзистор включен по схеме с общим истоком (ОИ). Возможно включение полевого тран­зистора также по схеме с общим стоком (ОС) и общим затвором (О3). Однако две последние разновидности схем включения приме­няются редко и здесь не будут рассматриваться.

Условные обозначения полевых транзисторов с управляющим р-п переходом, МДП-транзисторов с индуцированным каналом и МДП-транзисторов со встроенным каналом приведены соответственно на позициях 1-3 рис. 10.25, а для канала n -типа и рис. 10.25, б для канала р -типа.

Основные достоинства полевых транзисторов — большое сопротив­ление входной цепи (1—10 МОм) и технологичность при производстве интегральных микросхем с большой плотностью размещения элемен­тов. Основной недостаток - относительно невысокое быстродействие.

ТИРИСТОРЫ

Тиристор - полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состоя­ниями и тремя или более последовательно включенными р-п перехо­дами. Наиболее распространена структура тиристора с четырьмя чере­дующимися слоями полупроводников р- и n -типов (рис. 10.26).

Различают управляемые, или триодные, и неуправляемые, или диод­ные, тиристоры.

Триодный тиристор кроме анодного и катодного выводов имеет еще вывод управляющего электрода УЭ. Последний подключается либо к ближайшей к катоду р -области, либо к ближайшей к аноду n -области. В соответствии с этим различают катодное и анодное управ­ление тиристором. Первое подключение более распространено. Струк­тура тиристора с катодным управлением, его условное изображение и ВАХ приведены на рис. 10.28. При изменении напряжения управления Uуп изменяется и напряжение включения тиристора Uвкл. Следователь­но, его можно использовать как управляемый ключ.

Для запирания триодного тиристора необходимо уменьшить ток практически до нуля.

Типовая конструкция триодного тиристора большой мощности при­ведена на рис. 10.29, где 1 - основание из меди; 2 - трубка из стали со стеклоизолятором; 3, 4 - четырехстопная структура р-п-р-п с при­паянными к ней вольфрамовыми дисками 5 и б; 7, 8 — стержневые вы­воды катода и управляющего электрода соответственно, которые через переходные втулки 9 соединяются с гибкими наружными выводами.

Основная область применения тиристоров — преобразовательная тех­ника. Номинальные значения токов у некоторых типов тиристоров в открытом состоянии достигают 5000 А, а номинальные значения на­пряжений в закрытом состоянии — до 5000 В.

2. Электровакуумные приборы

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ

Различают электронные и газоразрядные электровакуумные при­боры.

Электронными называют приборы, в которых ток представляет собой движение электронов практически в вакууме (10^-5-10^-4 Па), причемих движение происходит без столкновений с молекулами га­за (при указанных разрежениях 10⁸-10⁹ молекула 1 см³).

Газоразрядными называют приборы с электрическим разрядом в газе или парах металлов. Эти приборы и основные процессы в них будут рассмотрены в дальнейшем.

К электронным приборам относятся: электронные лампы - диоды, триоды, пентоды и пр.; электронно-лучевые приборы - кинескопы, телевизионные, осциллографические и запоминающие трубки и пр.; электронные сверхвысокочастотные приборы - клистроны, магнетро­ны и др.

Для создания внутри прибора между электродами (в вакууме) потока электронов необходима электронная эмиссия. Так принято называть выход свободных электронов в вакуум или в газ из твердых или жидких материалов. Работа выхода, например, для платины 5, 32 эВ, вольфрама 4, 60 эВ, ртути 4, 52 эВ, меди 4, 26 эВ, тория 3, 35 эВ, цезия 1, 81 эВ.

В зависимости от того, как получает материал эту энергию, различа­ют следующие виды электронной эмиссии: термоэлектронную, вторич­ную электронную, фотоэлектронную и автозлектронную. В электрон­ных лампах, электронно-лучевых приборах и большинстве других элект­ровакуумных приборов используется явление термоэлектронной эмиссии — испускание электронов телом при нагревании.