сро. сро 2. Самостоятельная работа обучающегося 2 По дисциплине Основы электроники и измерительной техники
 Скачать 148.56 Kb.
|
|
Некоммерческое акционерное общество «АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ имени Г.Даукеева» Кафедра «Телекоммуникаций и инновационных технологий» Самостоятельная работа обучающегося № 2 По дисциплине: «Основы электроники и измерительной техники» Специальность: Радиотехника, электроника и телекоммуникации Вариант: 6 Выполнила:Асет Акжан Группа: РЭТ-19-5 Приняла: ст.преподаватель Павлова Т.А. _______ ________________ «____» ________________2021 г. (оценка)(подпись) г.Алматы 2021 1. Какими преимуществами обладают полевые транзисторы по сравнению с биполярными? Полевые транзисторы быстрее Достоинство полевых транзисторов, по сравнению с биполярными, налицо: полевые транзисторы обладают высоким входным сопротивлением по постоянному току, и даже управление на высокой частоте не приводит к значительным затратам энергии. У полевых транзисторов на порядок выше скорость перехода между состояниями проводимости и непроводимости тока. Накопление и рассасывание неосновных носителей заряда отсутствует в полевых транзисторах, от того и быстродействие у них очень высокое (что отмечается разработчиками силовой техники). И поскольку за усиление в полевых транзисторах отвечают переносимые основные носители заряда, то верхняя граница эффективного усиления у полевых транзисторов выше чем у биполярных. Здесь же отметим высокую температурную стабильность, малый уровень помех (в силу отсутствия инжекции неосновных носителей заряда, как то происходит в биполярных), экономичность в плане потребления энергии. Значительно выше помехоустойчивость и надежность работы, поскольку из-за отсутствия тока через затвор транзистора, управляющая цепь со стороны затвора изолирована от выходной цепи со стороны стока и истока. 2. Расшифруйте маркировку транзистора КП103М?  Рисунок 1 – транзистор КП103М Транзисторы КП103М кремниевые диффузионно-планарные полевые с затвором на основе p-n перехода и каналом p-типа. Предназначены для применения во входных каскадах усилителей низкой частоты и постоянного тока с высоким входным сопротивлением. Используются в электронной аппаратуре общего назначения. Транзисторы выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Тип прибора указывается на корпусе. Масса транзистора не более 1,0 г. Тип корпуса: КТ-1-7 (ТО-18). Климатическое исполнение: «УХЛ», категория размещения «2.1». Категория качества: «ОТК». Технические условия: - приёмка «1» - ТФ3.365.000ТУ1. Гарантийный срок сохраняемости - не менее 10 лет с момента изготовления. 3. Поясните принцип работы МДП транзистора? МДП-транзисторы (структура: металл-диэлектрик-полупроводник) выполняют из кремния. Наличие диэлектрика обеспечивает высокое входное сопротивление рассматриваемых транзисторов (1012 … 1014Ом). Принцип действия МДП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием поперечного электрического поля. Приповерхностный слой полупроводника является токопроводящим каналом этих транзисторов. МДП-транзисторы выполняют двух типов – со встроенным и с индуцированным каналом. Рассмотрим особенности МДП-транзисторов со встроенным каналом. Конструкция такого транзистора с каналом n-типа показана на рисунок 2. В исходной пластинке кремния р- типа с относительно высоким удельным сопротивлением, которую называют подложкой, с помощью диффузионной технологии созданы две сильнолегированные области с противоположным типом электропроводности – n. На эти области нанесены металлические электроды – исток и сток. Между истоком и стоком имеется тонкий приповерхностный канал с электропроводностью n- типа. Поверхность кристалла полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем (порядка 0,1 мкм) диэлектрика. На слой диэлектрика нанесен металлический электрод – затвор. Наличие слоя диэлектрика позволяет в таком полевом транзисторе подавать на затвор управляющее напряжение обеих полярностей. При подаче на затвор положительного напряжения, электрическим полем, которое при этом создается, дырки из канала будут выталкиваться в подложку, а электроны вытягиваться из подложки в канал. Канал обогащается основными носителями заряда – электронами, его проводимость увеличивается и ток стока возрастает. Этот режим называют режимом обогащения. При подаче на затвор напряжения, отрицательного относительно истока, в канале создается электрическое поле, под влиянием которого электроны выталкиваются из канала в подложку, а дырки втягиваются из подложки в канал. Канал обедняется основными носителями заряда, его проводимость уменьшается и ток стока уменьшается. Такой режим транзистора называют режимом обеднения.  Рисунок 2 – Конструкция МДП-транзистора с встроенным каналом n-типа Канал проводимости тока здесь специально не создается, а образуется (индуцируется) благодаря притоку электронов из полупроводниковой пластины (подложки) в случае приложения к затвору напряжения положительной полярности относительно истока. При отсутствии этого напряжения канала нет, между истоком и стоком n-типа расположен только кристалл р- типа и на одном из р-n- переходов получается обратное напряжение. В этом состоянии сопротивление между истоком и стоком очень велико, т.е. транзистор заперт. Но если подать на затвор положительное напряжение, то под влиянием поля затвора электроны будут перемещаться из областей истока и стока и из р- области (подложки) по направлению к затвору. Когда напряжение затвора превысит некоторое отпирающее, или пороговое, значение Uзи пор, то в приповерхностном слое концентрация электронов превысит концентрацию дырок, и в этом слое произойдет инверсия типа электропроводности, т.е. индуцируется токопроводящий канал n-типа, соединяющий области истока и стока, и транзистор начинает проводить ток. Чем больше положительное напряжение затвора, тем больше проводимость канала и ток стока. Таким образом, транзистор с индуцированным каналом может работать только в режиме обогащения.  Рисунок 3 – Конструкция МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа 4. Какой эффект произойдет, если в транзисторе n-p-n типа потенциал базы будет превышать 0,6 В? Зависимость Iб = f(Uбэ) представляет собой экспоненциальную зависимость, характерную для тока прямосмещённого p-n перехода. На рисунке 4 показан транзистор с p-n-переходом типа npn. Поскольку ток базы – рекомбинационный, то его Iб величина в β раз меньше, чем инжектированный ток эмиттера Iэ. При росте коллекторного напряжения Uк входная характеристика смещается в область больших напряжений Uб. Это связано с тем, что вследствие модуляции ширины базы (эффект Эрли) уменьшается доля рекомбинационного тока в базе биполярного транзистора. Напряжение Uбэ не превышает 0,6…0,8 В. Превышение этого значения приведет к резкому увеличению тока, протекающего через открытый эмиттерный переход. Из него следует, что напряжение между базой и эмиттером нельзя увеличивать не ограничено, так как если потенциал базы будет превышать 0.6 В, то возникнет очень большой ток. Отсюда следует в работающем транзисторе напряжение на базе и эмиттере связаны соотношением:   Рисунок 4 - Транзистор с p-n-переходом типа npn. Показаны эмиттер, коллектор и база. Толщина p-слоя сильно увеличена. Транзисторы такого типа применяются в качестве усилителей. 5. По каким технологиям изготавливают биполярные транзисторы? При изготовлении биполярных транзисторов используют различные технологии выполнения р-n-переходов. Вот как, например, может быть изготовлен транзистор методом оплавления (рис. 5, а). Базой транзистора служит пластинка германия (или кремния) п-типа, на которую с двух сторон наплавляют капли акцепторной примеси, например индия. В приграничных слоях между германием и индием образуются p-области, представляющие эмиттер и коллектор, расстояние между которыми (толщина базы) должно быть очень маленьким (не больше нескольких микрометров). Кроме того, концентрация атомов примеси в области базы должна быть во много раз ниже, чем в области эмиттера. Это условие очень важно для работы транзистора. Более совершенным является диффузионный метод изготовления транзисторов, при котором в пластинке кремния n-типа (рис. 5, б) с помощью фотолитографии вытравливают окна и подвергают ее воздействию борной кислоты. Бор диффундирует в кремний на глубину нескольких микрометров, создавая в окне слой р-типа — базу будущей транзисторной структуры. Затем подобным же образом с помощью пятиокиси фосфора производят диффузию донорной примеси, образуя во внутренней части окна эмиттерную область проводимости я+-типа с повышенной концентрацией примеси. Коллектором в такой n-р-n-структуре служит исходная пластинка кремния n-типа, а ее нижний слой с повышенной концентрацией доноров (n+) обеспечивает пониженное электрическое сопротивление коллектора, что важно для снижения нагрева транзистора протекающим через него током, особенно у мощных транзисторов.  Рисунок 5 - Устройство биполярного транзистора: а — сплавного; б — планарно-диффузионного Транзистор является основным элементом в интегральных микросхемах. Даже диоды, если они нужны в соответствии с электрической схемой, выполняют на основе транзисторов (используют либо база—эмиттерный переход, либо база—коллекторный, либо оба перехода вместе). Особенности технологии выполнения транзисторов в интегральной схемотехнике будут рассмотрены в разделе «Основы микроэлектроники». |