Ответы электроника. ответы электроника. 1. Контактные явления в полупроводниковых приборах, p n переход, виды полупроводниковых диодов 3

• Название: 1. Контактные явления в полупроводниковых приборах, p n переход, виды полупроводниковых диодов 3
• Анкор: Ответы электроника
• Дата: 07.07.2022
• Размер: 2.83 Mb.
• Имя файла: ответы электроника.docx
• Тип: Документы; #626385
• страница: 3 из 14

Устройство полевого транзистора с p­ ­– n переходом, его характеристики и схемы включения

Полевые транзисторы с р-п переходом имеют структуру, разрез которой приведен на рис. 67. Там же показана полярность подключения источников питания и приведены обозначения полевого транзистора с каналом р-типа и n-типа соответственно. Для транзисторов разной проводимости принцип действия аналогичен, но направление токов и полярность приложенных напряжений противоположны.




По аналогии с биполярными транзисторами, включаемыми по схемам ОЭ, ОК и ОБ, различают три типа включения полевых транзисторов: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ). Чаще других используется схема с ОИ.

Рассмотрим принцип действия полевого транзистора, полагая его включение по схеме ОИ. Пример этой схемы для транзистора с р-п переходом и n-каналом показан на рис. 67.

При управляющем напряжении U_зи = 0 и подключении источника напряжения между стоком и истоком Е_си по каналу течет ток, который зависит от сопротивления канала. При приложении отрицательного напряжения к затвору р-п переход расширяется, в результате канал, проводящий ток, сужается, и ток Iс уменьшается. При определенном напряжении, называемом напряжением отсечки U_omc, ток стока практически прекращается.

В отличие от биполярных транзисторов полевые транзисторы управляются напряжением, а через цепь затвора протекает только малый, обратный ток Iз перехода, находящегося под действием обратного напряжения.

Н а рис. 68 приведена его входная характеристика, показывающая зависимость тока стока от величины напряжения между затвором и истоком и выходная характеристика, показывающая зависимость тока стока от величины напряжения между истоком и стоком.

Рис. 68. Входная и выходная характеристики полевого транзистора с р-п переходом по схеме ОИ

Отношение изменения тока стока , к вызвавшему его изменению напряжения между затвором и стоком в Uзи при Uси = const называют крутизной: S = I_C/ Uзи.

Зная крутизну, можно определить коэффициент усиления по напряжению:

К_и = U_выx/ U_ex = SR_C

Приведенные на рис. 68 характеристики могут быть получены при включении полевого транзистора по схеме на рис. 69.




Рис. 69. Схема для снятия входных и выходных характеристик полевого транзистора с р-п переходом

Схема на рис. 69 предназначена для полевых транзисторов с каналом п -типа. Для транзисторов с каналом р -типа необходимо поменять полярность источников питания на обратную.

5. Устройство полевого транзистора с изолированным затвором, его характеристики и схемы включения

Полевые транзисторы с изолированным затвором или МДП-типа («металл - диэлектрик - проводник») изготавливаются в двух вариантах: со встроенным или индуцированным каналом.

Рассмотрим МДП-транзистор со встроенным каналом, который имеет структуру, показанную в разрезе на рис. 70.

Рис. 70. Структура, обозначение и схема включения МДП-транзистора со встроенным каналом

У поверхности полупроводника - подложки с проводимостью р-типа созданы две области с проводимостью n-типа и тонкая перемычка между ними, называемая каналом.

Области n-типа имеют выводы во внешнюю цепь: с - сток, и - исток.

Полупроводниковый кристалл n-типа покрыт окисной пленкой диэлектрика, на которой расположен металлический затвор з. Таким образом, затвор электрически изолирован от цепи сток - исток.

Рассмотрим принцип действия транзистора. При подаче напряжения U_cu и отсутствии управляющего напряжения (U_зи = 0) через канал между п- областями протекает некоторый ток I_С. Величина этого тока опреде­ляется не только напряжением U_си, но и состоянием р-n перехода между подложкой и каналом в области стока, который смещается в обратном направлении. При обратном смещении р-п переход расширяется и сужается канал, проводящий ток. Величина I_С принимает определенное значение.

При приложении положительного напряжения к затвору электрическое поле притягивает электроны из подложки, они скаплива­ются в области канала, сопротивление канала уменьшается и ток растет.

При отрицательном напряжении на затворе электрическое поле выталкивает электроны из канала в подложку, сопротивление канала увеличивается и ток Ic уменьшается. Таким образом, при изменении управляющего напряжения U_зи изменяется выходной ток I_С.

Поскольку затвор изолирован от остальной цепи, чрезвычайно малый ток затвора Iз вызывается только утечкой по изоляции. При работе с таким транзистором надо предпринимать особые меры защиты от статического электричества. Например, при пайке все выводы необходимо закоротить.

Пример выходных характеристик МДП-транзистора со встроенным каналом показан на рис. 71.

г

Рис. 71. Выходные характеристики МДП-транзистора

Другим типом МДП-транзисторов являются транзисторы с индуцированным каналом. При изготовлении этих приборов специаль­ный канал между областями, связанными со стоком и исток, не создается и при U_3U= 0 выходной ток отсутствует. Проводящий канал форми­руется, когда поле затвора притягивает носители соответствующего знака из подложки.

На рис. 72 показаны пример включения МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа и его входная и выходная характеристики.

Высокое входное сопротивление полевых транзисторов является их безусловным достоинством. Удается создавать на их основе целый ряд устройств, реализация которых на биполярных транзисторах была бы невозможна.




Рис. 72. Входная и выходная характеристики и схема включения МДП транзистора с индуцированным каналом



В качестве простого примера устройства с полевым транзистором приведем реле времени на основе разряда конденсатора (рис.73).






Реле времени работает следующим образом. В исходном состоянии напряжение на конденсаторе равно нулю, и оба транзистора закрыты. При кратковременном нажатии на кнопку S конденсатор заряжается. При этом открываются оба транзистора, и срабатывает реле. После размыка­ния кнопки конденсатор начинает разряжаться через резистор R₂ и входное сопротивление полевого транзистора. Когда конденсатор, разря­дится, то закроется первый, а следом, и второй транзисторы. Контакты реле разомкнутся.