Электроника. 1. Полупроводники. Основные положения теории электропроводимости. Собственная и примесная проводимость полупроводника

• Название: 1. Полупроводники. Основные положения теории электропроводимости. Собственная и примесная проводимость полупроводника
• Анкор: Электроника
• Дата: 16.04.2023
• Размер: 1.1 Mb.
• Имя файла: elekrukha.docx
• Тип: Документы; #1065810
• страница: 9 из 11

15.Эквивалентная схема замещения биполярного транзистора в H – параметрах

При любой схеме включения транзистор может быть представлен в виде активного четырехполюсника (рис. 1.2), на входе которого действует напряжение u₁и протекает ток i₁, а на выходе — напряжение u₂ и ток i₂.
Рис.1.2. Схема транзистора, представленного в виде активного четырехполюсника
Для транзисторов чаще всего используются h-параметры, т.к. они наиболее удобны для измерений. Система уравнений, показывающая связь напряжений и токов с h-параметрами, имеет вид:

u₁ = h₁₁ i₁ + h₁₂ u₂;

i₂ = h₂₁ i₁ + h₂₂ u₂ .

Физический смысл соответствующих коэффициентов следующий:

h₁₁ =i₁ / u₁ - входное сопротивление при коротком замыкании на выходе (u₂=0);

h₁₂ =i₁ / u₂ - коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе на входе (i₁=0);

h₂₁ =i₂ / i₁ - коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе (u₂=0);

h₂₂ =i₂ / u₂ - выходная проводимость при холостом ходе на входе (i₁=0).

Знание h-параметров позволяет построить эквивалентную линейную схему замещения транзистора, изображенную на рис.1.3.

Подобные схемы замещения используются при аналитическом расчете транзисторных схем, позволяют получить простые расчетные соотношения и произвести количественную оценку параметров схем.



Рис.1.3. Эквивалентная схема замещения транзистора в h-параметрах

Значения h-параметров зависят от выбора рабочей точки, температуры, частоты и схемы включения транзистора. Для определенной схемы включения (ОЭ, ОБ, ОК) добавляются соответствующие ин­дексы (Э, Б, К) при обозначении параметров, напримерh_11Э; h_{22 K} и т. д.

Приближенные значения h-параметров можно определить графоаналитическим способом по статическим входным и выходным харак­теристикам. Для определения всех h-параметров необходимо иметь не менее двух характеристик каждого семейства (входных и выход­ных). Параметры рассчитываются по величинам конечных при­ращений токов и напряжений вблизи рабочей точки транзис­тора.

16 Полевой транзистор с управляющим p-n переходом .Устройство , принцип работы, вольтамперные характеристики, основные параметры , графическое обозначение

Полевым транзистором (ПТ) называют трехэлектродный полупроводниковый прибор, в котором ток создается носителями заряда одного знака, а управление током осуществляется электрическим полем. ПТ подразделяются на два вида: полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором. Структурная схема ПТ с управляющим p-n-переходом представлена на рис.2.1.

Центральную область транзистора называют каналом. В зависимости от проводимости канала выделяют ПТ с каналом n-типа или каналом p-типа. Канал n-типа обладает электронной проводимостью, p-типа - дырочной. Электрод, из которого в канал входят носители заряда, называют истоком (И), а электрод, через который носители уходят из канала, - стоком (С). Между стоком и истоком подключается источник питания U_СИ и сопротивление нагрузки R_н. Напряжение прикладывается такой полярности, чтобы ток основных носителей протекал в канале от истока к стоку.



Рис.2.1. Структурная схема полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и р-каналом



Вдоль канала расположены слои полупроводника с проводимостью противоположного знака. Эти области соединены вместе и образуют единый электрод, называемый затвором (З). Между каналом и затвором образуется p-n-переход. Между затвором и истоком подается напряжение питания U_ЗИ, запирающее p-n-переход.

• 
  исток — электрод, из которого в канал входят основные носители заряда;
  
• 
  сток — электрод, через который из канала уходят основные носители заряда;
  
• 
  затвор — электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала.
  

Работа ТП основана на изменении проводимости канала под действием напряжения, приложенного к затвору. При увеличении U_ЗИ p-n-переход смещается в обратном направлении, ширина слоев, обедненных носителями зарядов, увеличивается; p-n-переход расширяется. Концентрация примесей в полупроводниковых слоях затвора больше чем в канале, поэтому расширение p-n-перехода идет в основном за счет канала. Проводимость канала прямо пропорциональна эффективной площади его поперечного сечения. При расширении p-n-перехода эффективная площадь поперечного сечения уменьшается, снижается проводимость канала.

Таким образом, изменяя управляющее напряжение на затворе, можно изменять величину тока в канале. На рис. 2.2 представлены ВАХ ПТ: стокозатворная (при U_CИ=const) и стоковая (при U_ЗИ = const). При U_ЗИ= U_ЗИОТС канал практически смыкается, эффективная площадь его сечения стремится к нулю, сопротивление – к бесконечности, а I_C - к нулю.

Стоковые характеристики имеют явно выраженный нелинейный характер. В рабочем режиме используется пологий участок стоковой характеристики.

К основным параметрам ПТ относятся: крутизна стокозатворной характеристики (при U_CИ=const), которая характеризует усилительные свойства ПТ и дифференциальное сопротивление канала (при U_ЗИ = const).

Рис.2.2. Вольт-амперные характеристики полевого транзистора а - стокозатворная, б - стоковая

Для расчета крутизны на линейном участке стокозатворной характеристики строят треугольник АВС (рис.2.2а), по которому находят приращения тока и напряжения . Дифференциальное сопротивление канала определяется наклоном стоковой характеристики в области насыщения (рис. 2.2б). Этот параметр находят построением треугольника А’В’С’, по которому определяют приращения тока и напряжения .

Применение

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, — наручные электронные часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет от одного миниатюрного источника питания — батарейки или аккумулятора, потому что практически не потребляют энергии.