Глава 3. Биполярные транзисторы

Уровень 2

Глава 4. Полевые транзисторы

Уровень 2

Носители одного знака

либо n, либо р Униполярные

 

Полевые - управление электрическим полем. Проводящий слой, по которому проходит рабочий ток, называется каналом.

КАНАЛЫ

n с управляющим р-n переходом

р с изолированным затвором

Выделяют:

· поверхностный канал (обогащенные или инверсный)

· объёмные канал (отделён от поверхности обеднённым слоем,обеднённый слой создаётся с помощью p-n перехода)

Обозначения

канал п-типа канал р-типа n-канал p-канал p-канал с выводом

с управляющим р-n переходом с изолированным затвором подложки

n-канал p-канал р-канал с выводом подложки

МДП - транзисторы (с изолированным затвотом), металл - диэлектрик –полупроводник или МОП - транзисторы, металл - окисел – полупроводник (диэлектрик)

к - МОП - с тем и другим каналом

р - МОП - с р каналом,

п - МОП -сп каналом.стек

ПТ с управляющим р-n переходом

0ПЗ - область пространственного заряда. ПТ состоит из пластины с двумя омическими контак­тами и одним р-n переходом на боковой грани. Боковой р-n переход называют ЗАТВОРОМ, включают в обратном направлении.

Если переход несимметричный, то ОПЗ располагаете в n-области с одной стороны (заштрихованная область)

Носители заряда начинают движение от омического контакта – ИСТОКА – к другому омическому контакту – СТОКУ. Соответственно ток течет по каналу, остающемуся между ОПЗ и противоположной гранью бруска.

Сопротивление канала зависит от ОПЗ.

При подаче напряжения на управляющий р-п переход носители заряда оттесняются в-глубъ полупроводника, образуется ОПЗ (область простран­ственного заряда, обеднённая носителями заряда – подвижными).Сопротив­ление ОПЗ велико по сравнению с сопротивлением канала. ОПЗ изменяет сечение канала и, соответственно, сопротивление канала.

ОПЗ → толщина канала↓ → R_к ↑ → I_c↓

Е₁ → – И_затв. → +∆ОПЗ →…

ОПЗ - малая проводимость, так как нет подвижных носителей заряда.

ОПЗ → может перекрыть канал. Е_1пор → канал перекрыт.

 

Uотсечки

Обычно затвор делают с двух сторон бруска. Соединяют вместе, т.к. легче управлять.

Унитрон - пластина п/п с р-n переходом.

Текнатрон - цилиндрическая конструкция. Uзо=1/2Гзо унитрона.

Алкотро н - кольцевое вариант. Имеют дополнительный электрод - престриктор, который существенно улучшает многие пара­метры прибора.

Ток через прибор является функцией от напряжения на затворе

I_c= f(U_зи)

Обеспечивают конструкцией U₁→ 0; U₂ → U_си; U₃ → 0

 

Плотность тока в канале:

I = γ*E

γ - удельная проводимость канала.

I= f(x), так как изменяется сечение канала за счёт ОПЗ и Е.

Ток в канале

Ic = γ*S*E; S=b*ω;

φ – потенциал относительно истока

– обусловлен источником U_си. Ширина ОПЗ δ пропорциональна

Если канал перекрыт полностью, то ω =0, а

– напряжение отсечки

Тогда ток в канале будет равен

Граничные условия

1) x = 0, φ = 0,

2) x = l, φ = Uси. С учётом граничных условий ток стока Iс

Выходные (стоковые) характеристики

Ic=f(U_си) при U_зи=const

Три области

I. – сильная зависимость I_с от U_си (начальная область),

II. – слабая зависимость I_с от U_си,

III. – пробой p-n перехода.

I. 0 ÷ а. U_си мало влияет на R_к, поэтому Ic=f(U_си) – линейна.

а ÷ б. U_си ↑ → ОПЗ↑. Расширение ОПЗ в сторону стока.

Точка б. Рост U_си , R_к → равное влияние на ток (U_си и R_к). С этой точки начинается область II где I_с = const (I_c является функцией от падения напряжения на канале, т.к. нет тока – нет падения напряжения вдоль канала → канал открывается). Есть оста­точная ширина канала.

При росте напряжения на стоке ток стока возрастает очень медленно.

Если изменить напряжение на затворе, сделать его другой константой, то остаточная ширина канала будет другой, соответственно будет другое значение тока I_с = const, так называемый ток насыщения I_{с нас}.

│Uзи│↑ → ОПЗ ↑ → I_{с нас}

III. – Пробой перехода. Нерабочая область

Входные характеристики

I_з = f(U_зи) при U_си = const

 

1. U_си = 0. Обратная характеристика р-n перехода.

2. При U_си ≠ 0 характеристика смещается, т.к. действие U_си в некотором масштабе эквивалентно действию U_зи.

Стокозатворная характеристика

I_с = f(U_зи) при U_си = const

Численное значение напряжения отсечки U_отс равно напряжению насыщения U_си нас с точке б стоковых характеристик. Можно использовать и другие характеристики.

 

Параметры ПТ

I_{с макс}, U_{си макс}, U_отс, R_к, r_i – внутренне сопротивление.

– характеризует наклон характеристики на участке II.

– отражает влияние U_зи на ток стока I_с. S – крутизна характеристики.

– входное сопротивление.

 

Общая оценка приборов

1. Обратимость.

2. Высокое входное сопротивление.

3. I_з(TºC) - экспоненциальная зависимость.

4. I_c(ТºС) - зависит от μ(ТºС) и ∆φ(ТºС).

5. Низкий уровень собственных шумов (нет инжекции).