Главная страница
Навигация по странице:

  • Статистические ВАХ n-канального полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.

  • МДП-транзисторы или транзисторы с изолированным затвором.

  • Физическая схема замещения полевого транзистора и его основные параметры.

  • Лекция 7. Лекция Устройство и принцип работы полевого транзистора с управляющим pn переходом



    НазваниеЛекция Устройство и принцип работы полевого транзистора с управляющим pn переходом
    АнкорЛекция 7.doc
    Дата02.05.2017
    Размер53 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛекция 7.doc
    ТипЛекция
    #6475

    Лекция 7.

    Устройство и принцип работы полевого транзистора с управляющим p-n- переходом.



    Транзистор состоит из слаболегированного полупроводника n-типа, выполненного в виде тонкой пластинки ил стержня. Он представляет собой канал. На каждую из боковых граней канала наносится полупроводник p-типа, представляющий собой затвор. Торцы пластины n-типа снабжены электродами. Один из выводов (каналов) – исток (соединяется с общей точкой схемы), а другой – сток. На сток подают напряжение такой полярности, чтобы основные носители канала двигались к стоку, то есть в n-канальном «+», а в p-канальном – «-». Между затвором p+ и каналом n образуется p-n-переход, в основном располагающийся в области каналов, поскольку он слабо легирован. На затвор относительно истока подают управляющее напряжение такой полярности, чтобы p-n-переход был смещен в обратном направлении. При изменении направления в затворе, изменяется ширина p-n-перехода области, объединенной носителями зарядов, а вместе с этим и ширина проводящей части канала. В результате изменяется сопротивление «сток-исток», а следовательно и ток стока.

    Понятия:

    1) Напряжение отсечки – такое напряжение затвор-исток, при котором проводящая часть канала смыкается по всей длине.

    2) Напряжение насыщения – такое напряжение сток-исток, при котором смыкание канала происходит у стока.
    Статистические ВАХ n-канального полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.
    - выходная ВАХ, - передаточная.



    На семействе ВАХ можно выделить три участка:

    I Крутой (омический). В этой области транзистор ведет себя как линейный резистор, сопротивление которого зависит от управляющего напряжения Uзи.

    Наблюдается при: Uси < Uси насыщ

    II Uси насыщсиси max. Область насыщения полевого транзистора, пологий участок (рабочая область). При Uси= Uси насыщ происходит смыкание проводящей части канала у стока, после чего рост тока стока прекращается.

    III Область, где ток (Iс) резко возрастает, что связано с предпробойным эффектом в транзисторе.
    Выходную ВАХ полевого транзистора иногда называют стоковой.

    Передаточная характеристика характеризует процесс управления Iс входным напряжением.

    Uзи отсечки → ток Iс обращается в ноль.
    МДП-транзисторы или транзисторы с изолированным затвором.
    В них металлический затвор изолирован от токопроводящего канала, образованного при поверхностном слое полупроводника, слоем диэлектрика. Принцип действия МДП-транзистора основан на управлении пространственным зарядом канала (то есть проводимостью канала ρ) через слой диэлектрика. В зависимости от способа создания канала, МДП-транзисторы бывают двух видов:

    1)МДП-транзисторы с встроенным каналом. В них канал создаётся при изготовлении транзистора.



    Выходная ВАХ:



    Передаточная ВАХ:



    На этапе изготовления области стока n+ и истока n+ соединяются полупроводником n-типа, слаболегированным, который и представляет собой канал.

    1) При Uзи=0 между стоком и истоком существует связь через канал. При подачи на сток положительного напряжения в цепи сток-исток протекает ток, ВАХ которого аналогична выходной ВАХ полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.

    2) При Uзи>0 между затвором и подложкой возникает электрическое поле, в котором электроны втягиваются в область канала из подложки и из областей стока и истока, при этом сопротивление канала уменьшается, а ток в цепи стока возрастает. (Область обогащения канала носителями заряда).

    3) При Uзи<0 в канале возникает электрическое поле, в котором электроны канала выталкиваются вглубь подложки. Сопротивление канала возрастает, а ток стока уменьшается. (Область обеднения канала основными носителями заряда).

    2)МДП-транзистор с индуцированным каналом.




    1)Uзи=0 области стока и истока отделены друг от друга двумя p-n-переходами, смещенными в обратном направлении.

    2)При Uзи>0 в объеме подложки создается электрическое поле, которое втягивает электроны в приповерхностный слой под затвором, изменяя ток проводимости этого слоя на противоположный. Так создается канал.
    При изготовлении такого транзистора канал не создаётся, то есть области стока и истока отдельны друг от друга. Однако при подаче на затвор положительного напряжения под действием поля, в приповерхностной области затвора, появляется канал за счёт электронов втягиваемых в эту область из объёма подложки и областей стока и истока, то есть канал индуцируется электрическим полем.
    Физическая схема замещения полевого транзистора и его основные параметры.



    Cзи,Cзк,Cзс и Cси – в основном все они малы по величине, поскольку диэлектрики обладают малой диэлектрической проницаемостью.

    Усилительные свойства транзистора характеризуются источником тока, который создает выходной ток, пропорциональный управляющему напряжению.

    I=SUзи, S0=Iс/Uзи – крутизна полевого транзистора.

    С ростом частоты переменного гармонического сигнала крутизна становится частотно зависимой:

    , где =cзиrк - постоянная времени крутизны.

    S0-дифференц-я крутизны,

    - выходное сопротивление полевого транзистора, характеризующее наклон выходной ВАХ на наклонном участке. На рабочем участке величина этого сопротивления >100Kom.

    Коэффициент усиления по напряжению

    В случае больших сигналов эквивалентная схема аналогична рассмотренной, но S – зависит от Uси и Uзи (нелинейно).
    написать администратору сайта