Чтение онлайн

на главную

Жанры

Электроника в вопросах и ответах
Шрифт:

Графически изображения обоих типов транзисторов представлены на рис. 4.18.

Рис. 4.18. Условные графические изображения полевых МОП транзисторов с изолированным затвором, обогащенного типа с р– каналом с подложкой, выведенной наружу, (а) и подложкой, не выведенной наружу, (б), с n– каналом (а) и обедненного типа с р– каналом (г)

Что такое статическая характеристика МОП транзистора?

Статическая характеристика МОП транзистора представляет собой зависимость тока стока Iс от напряжения сток — исток Uсипри постоянном напряжении затвор — исток Uзи.

Это выходная, или стоковая, характеристика. На рис. 4.19, а представлена такая характеристика для транзистора «нормально выключенного» типа.

Рис. 4.19. Статические выходные характеристики (стоковые) МОП транзистора типа:

а — «нормально выключенный»; б — «нормально включенный»

Ток стока тем больше, чем больше напряжение между истоком и стоком, поскольку при этом увеличивается заряд свободных электронов в канале подложки. Зависимость тока стока от напряжения исток — сток Uси линейна до тех пор, пока напряжение Uси достаточно мало. Если оно сравнимо с напряжением затвор — исток и положительно, то вдоль канала наблюдается изменение электрического поля. Оно максимально вблизи истока и минимально вблизи стока. Зависимость тока стока от напряжения сток — исток становится нелинейной. При больших напряжениях Uси (Uси > Uзи) наступает насыщение тока стока. При дальнейшем росте Uси резко увеличивается ток (лавинный эффект). Это область пробоя.

Стоковая характеристика МОП-транзистора простирается также в область отрицательных напряжений между стоком и истоком, так как изменение полярности напряжения не вызывает существенных изменений в работе транзистора. Происходит это благодаря тому, что в МОП транзисторе в отличие от биполярного транзистора отсутствуют однонаправленные р-n переходы. Насыщения тока в области отрицательных Uси не наблюдается, поскольку в этом случае нет перехода через точку Uси = Uзи.

Характеристика МОП транзистора типа «нормально включенного» показана на рис. 4.19, б.

Статическая характеристика, представляющая зависимость тока стока от напряжения Uзи при напряжении Uси, взятом в качестве параметра, называется входной характеристикой (стоко-затворной характеристикой или характеристикой управления — прим. перев.). Примеры таких характеристик для транзисторов обоих типов представлены на рис. 4.20, а и б.

Рис. 4.20. Статические передаточные характеристики МОП транзистора типа:

а — «нормально выключенный»; б — «нормально включенный»

Каковы структура и принцип действия полевого транзистора с р-n переходом?

Упрощенная конструкция униполярного транзистора с управляющим переходом показана на рис. 4.21. Канал n– типа охватывается кольцевой областью затвора p– типа, в результате чего между затвором и каналом образуется р-n переход. По обеим противоположным сторонам канала расположены металлические электроды истока и стока.

Рис. 4.21. Физическая структура полевого транзистора с р-n переходом (а) и его условное графическое изображение (б):

1 — исток (И); 2 — затвор p– типа (3); 3 — сток (С); 4 — канал n– типа

Обычно транзистор работает с переходами, смещенными в обратном направлении. Это означает, что для конструкции, представленной

на рисунке, напряжение Uз должно быть отрицательным относительно напряжений Uи и Uс. Основные носители зарядов обычно протекают от истока к стоку, поэтому напряжение Uс должно быть больше напряжения Uи. Например, Uзи = —1 В, Uси = +10 В. В канале под затвором возникает запирающий слой (рис. 4.22) р-n перехода, уменьшающий ширину канала, т. е. увеличивающий его сопротивление. Протекающий через канал ток стока зависит от площади поперечного сечения канала, не занятой запирающим слоем. Обычно затвор смещен в обратном направлении и запирающий слой расширяется (т. е. уменьшается ширина канала), если затвор становится более отрицательным. Ток стока убывает и в конце концов при напряжении затвора, когда запирающий слой захватывает весь канал, протекание тока от истока к стоку прекращается. Такое напряжение затвора называют напряжением отсечки и обозначают через Uотс (например, Uотс = —3 В).

Рис. 4.22. Запирающий слой в канале полевого транзистора с p-n переходом:

1 — канал; 2 — запирающие слои пространственного заряда

Что такое статическая характеристика полевого транзистора с р-n переходом?

Выходная стоковая характеристика полевого транзистора с переходом представляет собой зависимость тока стока Iс от напряжения сток — исток Uси при выбранном в качестве параметра Uотс (рис. 4.23, а). Из рис. видно, что при постоянном напряжении Uзи ток стока с увеличением напряжения Uси возрастает сначала линейно, транзистор ведет себя как сопротивление. При дальнейшем росте напряжения Uси ток Iс возрастает нелинейно и достигает точки перегиба («колено»), причем напряжение U, при котором наблюдается перегиб, равно разности напряжений Uзи Uотс (или иначе говоря, разности модулей значений Uотс  и Uзи). Дальнейшее увеличение напряжёния Uси вызывает изменение распределения потенциала в канале и появление сильного поля в области стока, поддерживающие постоянство тока Iс независимо от дальнейшего роста напряжения Uси. Область характеристики для напряжений превышающих напряжения, соответствующие точкам перегиба, называются областью насыщения или отсечки. Наибольший ток стока достигается при Uзи = 0, т. е. при коротком замыкании между затвором и истоком. Этот ток обозначается Iс нас. Стоковые характеристики полевых транзисторов с р-n переходом, так же как МОП-транзисторов, смещаются в область отрицательных напряжений Uзи, однако работа транзисторов этого типа при таких условиях невозможна из-за большого тока затвора.

Входная характеристика (сток-затворная характеристика — прим. перев.) полевого транзистора с управляющим р-n переходом представляет собой зависимость тока стока от напряжения затвор-исток (рис. 4.23, б). Напряжение Uзи, при котором прекращается ток стока, определяет напряжение отсечки Uотс.

Рис. 4.23. Статические выходные (а) и передаточная (б) характеристики полевого транзистора с р-n переходом

Каковы свойства полевых транзисторов?

Важный параметр униполярных транзисторов — большое входное сопротивление. Оно является следствием протекания очень малого тока затвора, который для полевых транзисторов с р-n переходом равен от 1 до 10 мА, а для МОП транзисторов — в 1000 раз меньше.

Большое входное сопротивление допускает управление полевым транзистором по напряжению от генератора (источника), практически такой транзистор не нагружает источник, не отбирает от него мощность.

Поделиться:
Популярные книги

Боксер 2: назад в СССР

Гуров Валерий Александрович
2. Боксер
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Боксер 2: назад в СССР

Гром над Тверью

Машуков Тимур
1. Гром над миром
Фантастика:
боевая фантастика
5.89
рейтинг книги
Гром над Тверью

Безымянный раб [Другая редакция]

Зыков Виталий Валерьевич
1. Дорога домой
Фантастика:
боевая фантастика
9.41
рейтинг книги
Безымянный раб [Другая редакция]

Виконт. Книга 2. Обретение силы

Юллем Евгений
2. Псевдоним `Испанец`
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
рпг
7.10
рейтинг книги
Виконт. Книга 2. Обретение силы

Титан империи 2

Артемов Александр Александрович
2. Титан Империи
Фантастика:
фэнтези
боевая фантастика
аниме
5.00
рейтинг книги
Титан империи 2

Чиновникъ Особых поручений

Кулаков Алексей Иванович
6. Александр Агренев
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Чиновникъ Особых поручений

Чужая дочь

Зика Натаэль
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Чужая дочь

Измена. Мой заклятый дракон

Марлин Юлия
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
7.50
рейтинг книги
Измена. Мой заклятый дракон

Темный Лекарь 5

Токсик Саша
5. Темный Лекарь
Фантастика:
фэнтези
аниме
5.00
рейтинг книги
Темный Лекарь 5

Барон нарушает правила

Ренгач Евгений
3. Закон сильного
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Барон нарушает правила

Польская партия

Ланцов Михаил Алексеевич
3. Фрунзе
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.25
рейтинг книги
Польская партия

Книга пятая: Древний

Злобин Михаил
5. О чем молчат могилы
Фантастика:
фэнтези
городское фэнтези
мистика
7.68
рейтинг книги
Книга пятая: Древний

Наследница Драконов

Суббота Светлана
2. Наследница Драконов
Любовные романы:
современные любовные романы
любовно-фантастические романы
6.81
рейтинг книги
Наследница Драконов

Адепт: Обучение. Каникулы [СИ]

Бубела Олег Николаевич
6. Совсем не герой
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
9.15
рейтинг книги
Адепт: Обучение. Каникулы [СИ]