Э Тема 9 Транз. полевой 22.06.2014 27

Полевые транзисторы. Слайд 1. Всего 27
Тема
ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
План темы
1. Транзисторы с управляющим p-n - переходом
2. Транзисторы с встроенным каналом (МОП, МДП)
3. Транзисторы с индуцированным каналом (МОП, МДП)
4. Основные параметры полевых транзисторов
5. Температурные свойства полевых транзисторов
6. Схемы включения полевых транзисторов
7. Маркировка полевых транзисторов
8. Контрольные вопросы
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 2. Всего 27
Полевой
транзистор
(униполярный
транзистор) – полупроводниковый прибор,
усилительные свойства которого обусловлены
потоком основных носителей заряда через
проводящий канал. Площадь поперечного сечения
канала управляется электрическим полем (отсюда
название – полевой).
В полевых транзисторах отсутствуют процессы
накопления и рассасывания объёмного заряда
неосновных носителей.
Основным способом движения носителей через
канал является их дрейф в электрическом поле,
создаваемом напряжением между стоком и истоком.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 3. Всего 27
ТРАНЗИСТОРЫ С
УПРАВЛЯЮЩИМ
p-n-ПЕРЕХОДОМ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
З
Полевые транзисторы. Слайд 4. Всего 27
n
Область p-n-перехода
И
p
С
Канал
З
p
Область p-n-перехода
И
n
С
Канал
Удельное сопротивление слоя затвора намного
меньше удельного сопротивления слоя канала.
Напряжение UЗИ прикладывается к p-n-переходу
в обратном направлении. Поэтому ток затвора
очень мал и практически не зависит от
управляющего напряжения.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 5. Всего 27
З
n
IС
И
p
Область p-nперехода
IС
С
Канал р
UИС
З
p
IС
И
n
Канал n
Область p-nперехода
IС
С
UСИ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 6. Всего 27
З
p
И
n
Область p-nперехода
IС
С
UСИ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 7. Всего 27
Статические ВАХ полевых транзисторов
Выходные (сток – истоковые). Пример для транзистора с n- каналом
Область насыщения
(активная область)
iС, мА
uЗИ = 0
Линейная область
(крутая область,
область открытого
состояния,
омическая область)
Область
пробоя
uЗИ = -0,5 В
uЗИ = -1,0 В
uЗИ = -1,5 В
uЗИ = -2,0 В
uЗИ = -2,5 В
0
Автор Останин Б.П.
uЗИ = -3,0 В
Область отсечки
24
uИС, В
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 8. Всего 27
Передаточные (затвор - стоковые). Пример для
транзистора с n- каналом
IС
UСИ
0
UЗИ
UЗИ ОТС
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 9. Всего 27
Полярности напряжений при включении
полевых транзисторов с n и p каналами
UСИ
UИЗ
Автор Останин Б.П.
UИС
UЗИ
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 10. Всего 27
Полевые транзисторы с изолированным затвором
(МОП-транзисторы, МДП-транзисторы)
Диэлектриком (изолятором) обычно служит слой
диоксида кремния SiO2.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 11. Всего 27
Транзисторы
с собственным (встроенным) каналом
Транзистор с собственным (встроенным) каналом n-типа
И
n+
З
n
С
n+
p
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 12. Всего 27
IС, мА
uЗИ = +4 В
6
iС, мА
uЗИ = +2 В
uЗИ = 0 В
uЗИ = -2 В
uЗИ = -4 В
0
Автор Останин Б.П.
UСИ = const
15
UСИ, В
-UЗИ
0
UЗИ
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 13. Всего 27
Если при нулевом напряжении затвора приложить
напряжение между стоком и истоком, то через канал
потечёт ток, представляющий собой поток электронов.
Через кристалл ток не пойдёт, так как один из p-nпереходов находится под обратным напряжением. При
подаче на затвор напряжения, отрицательного
относительно
истока,
а,
следовательно,
и
относительно кристалла, в канале создаётся
поперечное электрическое поле, под влиянием
которого электроны проводимости выталкиваются из
канала в области истока, стока и кристалла.
Транзистор работает как в режиме обеднения, так и в
режиме обогащения канала носителями заряда.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 14. Всего 27
Транзисторы с индуцированным (инверсным) каналом
Транзистор с индуцированным (инверсным) каналом n- типа
И
З
n+
С
n+
p
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
И
З
n+
Полевые транзисторы. Слайд 15. Всего 27
С
n+
p
Канал возникает только при подаче на затвор
напряжения. В примере напряжение, подаваемое на
канал, должно быть положительным. Если канал ртипа, то напряжение на затвор надо подавать
отрицательное.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 16. Всего 27
И
З
n+
С
n+
p
Когда напряжение затвора превысит некоторое отпирающее
(пороговое) значение, то в приповерхностном слое
концентрация электронов настолько увеличится, что превысит
концентрацию дырок, и в этом слое произойдёт так называемая
инверсия типа электропроводности, т.е. образуется тонкий
канал n-типа и транзистор начинает проводить ток. Чем больше
положительное напряжение затвора, тем больше проводимость
канала и ток стока. Таким образом, транзистор работает только
в режиме обогащения канала.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 17. Всего 27
IС, мА
10
uЗИ = +10 В
iС, мА
UСИ = const
uЗИ = +8 В
uЗИ = +6 В
uЗИ = +4 В
uЗИ = +2 В
0
15
Автор Останин Б.П.
UСИ, В
0
UЗИ ПОР
UЗИ
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 18
Основные параметры полевых транзисторов
1. Коэффициент усиления по напряжению
U СИ
U ЗИ
KU   
точнее
KU   
I C  const
dU СИ
dU ЗИ
I C  const
2. Крутизна
s
I C
U ЗИ
точнее
U CИ  const
s
dI C
dU ЗИ
U CИ  const
3. Дифференциальное выходное (внутреннее) сопротивление
RВЫХ  Ri 
U СИ
I C
точнее
R ВЫХ  Ri 
U ЗИ  const
dU СИ
dI C
U ЗИ  const
4. Дифференциальное сопротивление участка затвор-сток
RВХ  RЗС 
Автор Останин Б.П.
U ЗС
I C
точнее
RВХ  RЗС 
dU ЗС
dI C
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 19. Всего 27
Первые три параметра связаны между собой
  sRi
Эквивалентная схема полевого транзистора
СЗС
uВХ
Автор Останин Б.П.
RВХ
СЗИ
suВХ
Ri
CСИ
uВЫХ
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 20. Всего 27
Температурные свойства полевых транзисторов
iС, мА
iС, мА
Т1>Т0
Т1>Т0
UЗИ
UОТС (Т1)
Автор Останин Б.П.
0
UОТС (Т0)
0
UЗИ
UПОР (Т1) UПОР (Т0)
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 21. Всего 27
свойства полевых транзисторов
1. На постоянном токе входное сопротивление
полевого транзистора RВХ  .
2. Инерционность полевого транзистора обусловлена
только процессами перезаряда его входной и
выходной ёмкостей.
Из-за влияния входной и выходной ёмкостей,
принято считать, что по быстродействию, усилению и
частотным свойствам полевой транзистор, как
правило, не имеет преимуществ перед биполярным
транзистором.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 22. Всего 27
Однако разработка полевого транзистора с так
называемым коротким каналом позволила создать
полупроводниковый высокочастотный полевой
транзистор сравнительно большой мощности (100 и
более Вт).
По температурной стабильности полевые
транзисторы
имеют
преимущество
перед
биполярными транзисторами, так как в них
отсутствует положительная обратная связь по
температуре, присущая биполярным транзисторам.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 23. Всего 27
Основными преимуществами полевого транзистора
являются его большое входное сопротивление на
постоянном токе и высокая технологичность. Последнее
обусловливает
широкое
применение
полевых
транзисторов при разработке цифровых интегральных
схем.
Немаловажно и то, что полевые транзисторы имеют
большую температурную стабильность чем биполярные
транзисторы.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 24. Всего 27
Маркировка полевых транзисторов
Маркировка дискретных полевых транзисторов,
применяемая с 1972 года, предусматривает
шестисимвольное буквенно-цифровое обозначение.
Первый символ – буква или цифра указывает
исходный материал:
Г или 1 – германий или его соединения,
К или 2 – кремний или его соединения,
А или 3 – соединения галлия (арсенид галлия),
И или 4 – соединения индия.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 25. Всего 27
Второй символ – буква, обозначает класс прибора:
Т – биполярные транзисторы,
П – полевые транзисторы.
Третий символ – цифра (от 1 до 9) указывает на
энергетическую и частотную характеристики биполярного
и полевого транзисторов в соответствии таблицей.
Мощность
рассеяния, Вт
0,3
0,3…1.5
Более 1,5
Автор Останин Б.П.
Рабочая частота МГц
До 3
3…30
Более 30
1
4
7
2
5
8
3
6
9
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 26. Всего 27
Схемы включения полевых транзисторов
Схемы с ОИ
RC
RC
VT
СP
UП
ИК
Автор Останин Б.П.
RИ
СИ
ИК
VT
UП
RЗ
RИ
СИ
Конец слайда
Полевые транзисторы. Слайд 27. Всего 27
Схемы с ОС
VT
СP
UП
ИК
Автор Останин Б.П.
RИ
ИК
VT
UП
RЗ
RИ
Конец слайда
Биполярные транзисторы. Слайд 25 из 25
Контрольные вопросы
1. Поясните устройство и работу транзистора с управляющим p-n переходом
2. Поясните устройство и работу транзистора с встроенным каналом
3. Поясните устройство и работу транзистора с индуцированным каналом
4. Перечислите осно
вные параметры полевых транзисторов
5. Температурные свойства полевых транзисторов
6. Температурные свойства полевых транзисторов
7. Маркировка полевых транзисторов
8. Начертите схемы включения полевых транзисторов
Автор Останин Б.П.
Конец слайда