Вопросы 37,38,39. Схемы включения полевых транзисторов с общим стоком, истоком, затвором.

Так же, как и биполярные транзисторы, полевые транзисторы могут иметь три схемы включения: с общим истоком, с общим стоком и с общим затвором. Схема включения определяется тем, какой из трех электродов транзистора является общим и для входной и выходной цепи. Очевидно, что рассмотренный нами пример является схемой с общим истоком (рис. 4.4, а).

Схема с общим затвором (рис. 4.4, б) аналогична схеме с общей базой у биполярных транзисторов. Она не дает усиления по току, а входное сопротивление здесь маленькое, так как входным током является ток стока, вследствие этого данная схема на практике не используется.

Схема с общим стоком (рис. 4.4, в) подобна схеме эмиттерного повторителя на биполярном транзисторе и ее называют истоковым повторителем. Для данной схемы коэффициент усиления по напряжению близок к единице. Выходное напряжение по величине и фазе повторяет входное. В этой схеме очень высокое входное сопротивление и малое выходное.

Вопрос 40. Динамический режим работы полевых транзисторов.

Динамическим режимом работы называют такой режим, в котором к транзистору, который усиливает входной сигнал, подключена нагрузка. Такой нагрузкой может служить резистор Rс, подсоединённый последовательно со стоком полевого транзистора, включённого по схеме с общим истоком, что показано на рис. 5.10.

Постоянное напряжение питания каскада Uп составляет сумму падений напряжений на выводах сток-исток транзистора и на резисторе Rс, то есть Uп = URс + Uси.р. В тоже время, согласно закону Ома, падение напряжения на нагрузочном резисторе Rс равно произведению протекающего по нему тока Iс.р на его сопротивление: URс = Iс.р • Rс. Согласно сказанному, напряжение питания каскада составляет: Uп = Uси.р + Iс.р • Rс. Последнее выражение можно переписать относительно напряжения сток-исток транзистора, и в этом случае получим линейную формулу для выходной цепи Uси.р = Uп – Iс.р • Rс, которую именуют уравнением динамического режима.

На выходных статических характеристиках транзистора для получения представления о режимах работы каскада строят динамическую характеристику, имеющую форму линии. Рассмотрим рисунок 5.11, на котором изображена такая динамическая характеристика усилительного каскада.

Чтобы провести эту линию, которую ещё называют нагрузочной прямой, необходимо знать две координаты точек, соответствующих напряжению питания каскада и току стока в режиме насыщения. Эта нагрузочная прямая пересекает семейство выходных статических характеристик, а точка пересечения, которую называют рабочей, соответствует определённому напряжению затвор-исток. Зная положение рабочей точки, можно вычислить некоторые ранее не известные токи и напряжения в конкретном устройстве.

Вопрос 41. Вопрос 42. Динисторы, принцип работы основные параметры и характеристики.

Динистор представляет собой монокристалл полупроводника, обычно кремния, в котором созданы четыре чередующиеся области с различным типом проводимости   (рис 1, а). На границах раздела этих областей возникнут p-n-переходы: крайние переходы (  и  ) называются эмиттерными, а области, примыкающие к ним, – эмиттерами; средний p-n-переход ( ) называется коллекторным. Внутренние n₁- и p₂-области структуры называется базами. Область p₁, в которую попадает ток из внешней сети, называется анодом (А), область n₂ – катодом (К).

Рис. 1. Структура динистора (а) и его условное графическое обозначение (б)

При малых значениях внешнего напряжения все оно практически падает на коллекторном переходе  . Поэтому к переходам   и  , имеющим малое сопротивление, приложена малая разность потенциалов и инжекция носителей заряда невелика. В этом случае ток   мал и равен обратному току через переход  .

При увеличении внешнего напряжения ток в цепи сначала изменяется незначительно. При дальнейшем увеличении напряжения, по мере увеличения ширины перехода  , все большую роль начинают играть носители заряда, образовавшиеся вследствие ударной ионизации. При определенной величине напряжения носители заряда ускоряются настолько, что при столкновении с атомами p-n-перехода   ионизируют их, вызывая лавинное размножение носителей заряда. Образовавшиеся при этом дырки под влиянием электрического поля переходят в область p₂, а электроны в область n₁. Ток через переход   увеличивается, а его сопротивление и падение напряжения на нем уменьшаются. Это приводит к повышению напряжения, приложенного к переходам   и   и увеличению инжекции через них, что вызывает дальнейший рост коллекторного тока и токов инжекции. Процесс протекает лавинообразно и сопротивление перехода   становится малым. Носители заряда, появившиеся в областях вследствие инжекции и лавинного размножения, приводят к уменьшению сопротивления всех областей динистора, и падение напряжения на нем становится незначительным. На вольт-амперной характеристике этому процессу соответствует участок 2 с отрицательным дифференциальным сопротивлением (рис. 2). После переключения вольт-амперная характеристика аналогична ветви характеристики диода, смещенного в прямом направлении (участок 3). Участок 1 соответствует закрытому состоянию динистора.

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика динистора

Динистор характеризуется максимально допустимым значением прямого тока   (рис. 2), при котором на приборе будет небольшое напряжение  . Если уменьшать ток через прибор, то при некотором значении тока, называемом удерживающим током  , ток резко уменьшается, а напряжение резко повышается, т. е. динистор переходит обратно в закрытое состояние, соответствующее участку 1. Напряжение между анодом и катодом, при котором происходит переход тиристора в проводящее состояние, называют напряжением включения  .

При подаче на анод отрицательного напряжения коллекторный переход   смещается в прямом направлении, а эмиттерные переходы в обратном направлении. В этом случае не возникает условий для открытия динистора и через него протекает небольшой обратный ток.

Получается, что динистор в своей работе похож на полупроводниковый диод. Но если пробивное напряжение или, по-другому, напряжение открытия для обычного диода имеет значение менее вольта ( 150-500 м В), то для того, чтобы открыть динистор, необходимо подать на его выводы напряжение включения, которое составляет десятки вольт. Чтобы полностью закрыть (выключить) динистор, необходимо уменьшить ток через него до значения меньшего, чем значение тока удержания.

Основные параметры динисторов:

1.Напряжение переключения: постоянное -  , импульсное -   (десятки – сотни вольт).

2.Напряжение в открытом состоянии   – падение напряжения на динисторе в открытом состоянии ( ).

3.Обратное напряжение   – напряжение, при котором динистор может работать длительное время без нарушения его работоспособности (единицы – тысячи вольт).

4.Постоянное прямое напряжение в закрытом состоянии   – максимальное значение прямого напряжения, при котором не происходит включение динистора (единицы – сотни вольт).

5.Неотпирающее напряжение на управляющем электроде   – наибольшее напряжение, не вызывающее отпирание динистора (доли вольт).

6.Запирающее напряжение на управляющем электроде   – напряжение, обеспечивающее требуемое значение запирающего тока управляющего электрода (единицы – десятки вольт).

7.Ток в открытом состоянии   – максимальное значение тока открытого динистора (сотни миллиампер – сотни ампер).

8.Обратный ток   (доли миллиампер).

9.Отпирающий ток   – наименьший ток управляющего электрода, необходимый для включения динистора (десятки миллиампер).

10.Ток утечки   – это ток, протекающий через динистор с разомкнутой цепью управления при прямом напряжении между анодом и катодом.

11.Ток удержания   – минимальный прямой ток, проходящий через динистор при разомкнутой цепи управления, при котором тиристор еще находится в открытом состоянии.

12.Время включения   – это время от момента подачи управляющего импульса до момента снижения напряжения   динистора до 10 % от начального значения при работе на активную нагрузку (единицы – десятки микросекунд).

13.Время выключения  , это время от момента, когда прямой ток динистора становится равным нулю, до момента, когда прибор снова будет способен выдерживать прямое напряжение между анодом и катодом. (десятки - сотни микросекунд).