Стоко-затворная характеристика

- показывает изменение выходного тока при изменении управляющего напряжения.

Рис. 17.6. Стоко-затворная характеристика.

Так как полевой транзистор управляется по входной цепи напряжением и выходной величиной является ток стока , то усилительные свойства транзистора характеризуются крутизной А/В. У маломощных приборов типичные значения – единицы мА/В.

Без вывода основные формулы: (1)

Анализ (1). При увеличении ширина области объёмного заряда мало изменяется. При изменении и а между собой связаны. При росте может возникнуть несмыкание областей объёмного заряда. Длину канала L – стараются делать минимально возможной по технологии, а изменением z добиваются нужной крутизны S. Параметры полевого транзистора как и всякого полупроводникового прибора зависят от температуры. С ростом температуры - уменьшается, что приводит к уменьшению и S. Но с ростом температуры уменьшается , что приводит к сужению области объёмного заряда переходов и к увеличению ширины канала а, что сопровождается ростом и S. То есть два противодействующих фактора. Поэтому у униполярных транзисторов с управляющим p-n переходом существует режим, в котором ток от температуры не меняется: . Этому режиму соответствует напряжение на затворе В. Ток в этой точке называют критическим, а точку критической.

61. Переходные процессы в тиристорах

При включении тиристора импульс тока управления необходим в течении некоторого времени включения, после включения тиристора его можно снять. Форма импульса управления может быть оптимизирована. Обычный (незапираемый) тиристор можно выключить только по анодной цепи, приложив к нему напряжение обратной полярности или же уменьшив ток в цепи основных электродов до значения, меньшего тока удержания. При этом надо обеспечить рассасывание неосновных носителей заряда в базовых областях. В противном случае при подаче прямого напряжения тиристор вновь окажется во включенном состоянии. Максимальные частоты переключения – единицы, редко несколько десятков кГц.

Эффект . При быстром нарастании основного напряжения на тиристоре через него будет проходить емкостной ток, обусловленный наличием барьерных емкостей коллекторного и эмиттерного переходов.

Емкостной ток через коллекторный переход . Чем больше скорость изменения напряжения на тиристоре, тем больше значение емкостного тока коллекторного перехода. Этот ток, проходя через эмиттерные переходы, вызывает увеличение коэффициентов передачи токов эмиттера транзисторных структур, что приводит к включению тиристора при основном напряжении, меньшем напряжения включения на постоянном токе. Емкостные токи эмиттерных переходов не связаны с инжекцией носителей заряда, поэтому с увеличением скорости изменения основного напряжения включение тиристора должно происходить при больших напряжениях.

Однако барьерная емкость коллекторного перехода шунтирует большое активное сопротивление коллекторного перехода, смещённого в обратном направлении при закрытом состоянии тиристора. Барьерные же ёмкости эмиттерных переходов зашунтированы малыми активными сопротивлениями смещенных в прямом направлении переходов. Поэтому напряжение включения тиристора в целом уменьшается.

Эффект . Во время включения тиристора с помощью тока управляющего электрода сначала в открытое состояние переходит только часть тиристорной структуры, расположенной непосредственно около базового контакта. Со временем открытое состояние распространяется на всю площадь с конечной скоростью. При высокой скорости нарастания тока может произойти локальный разогрев структуры до температуры, превышающей максимально допустимую. Поэтому максимальная скорость нарастания тока в открытом состоянии для тиристора ограничена и является паспортным параметром.

62. Симметричный тиристор

Симметричный тиристор, или симистор, имеет пятислойную структуру и содержит четыре p-n-перехода (рис. 16.4, а). Верхняя n₃-область и нижняя n₁-область являются укороченными и имеют общие с соседними областями р₁ и р₂ металлические выводы Э₂ и Э₁. В результате переходы n₃-р₂и n₁-p_l оказываются зашунтированными объемными сопротивлениями прилегающих p-областей. Если на этих переходах действуют прямые напряжения, то сопротивления переходов оказываются меньше сопротивления базовых областей, и ток течет через переход. Если же на переходах действуют обратные напряжения, то их сопротивления оказываются больше сопротивления базовых областей, и ток течет через соответствующую р-область.

а)

б)

Рис.16.4. Структура и ВАХ диака – симметричного динистора.

Если потенциал электрода Э₂ больше потенциала электрода Э₁, то переходы n₁-р₁ и n₂-р₂ оказываются открытыми, а переходы р₁-n₂ и р₂-n₃ — закрытыми. В результате область n₃ оказывается отключенной, и структура превращается в динистор n₁-р₁-n₂-р₂, в котором электроны перемещаются снизу вверх, а дырки — сверху вниз. Если потенциал электрода Э₂ меньше потенциала электрода Э₁, то переходы n₁-p₁ и n₂-р₂ закрываются, а переходы p₁-n₂ и р₂-n₃ открываются и структура превращается в динистор n₃-р₂-n₂-р₁ в котором электроны перемещаются сверху вниз, а дырки — снизу вверх. Таким образом, симистор является переключательным прибором, который может работать как при положительном, так и при отрицательном напряжении. Вольт-амперная характеристика симистора представлена на рис. 16.4, б.

Симисторы, у которых отсутствует вывод от внутренней области n₂, называются диаками. Если от области n₂ сделан внешний вывод (управляющий электрод), то такой прибор становится трехэлектродным и называется триаком. В этом случае, подавая импульсы тока в цепь управляющего электрода, можно управлять напряжением включения триака.