Вопрос 12: Основные параметры транзисторов и их обозначения.

При любой схеме включения транзистор может быть представлен в виде активного четы­рехполюсника.

I ₁ I₂

U₁ U₂

Используют H – параметры.

Система матричных уравнений, показывающая связь U и I с H – параметрами:

U₁ = H₁₁ H₁₂ I₁

U₂ = H₂₁ H₂₂ I₂

Физический смысл:

1. H₁₁ = U₁ / I₁ при U₂ (к.з.) – изменяет U₁ и I₁ [В / Ом] – входное сопротивление при ре­жиме короткого замыкания на выходе.

2. H₁₂ = U₁ / U₂ – коэффициент обратной связи по напряжению (при I₁ = 0 (х. х.)).

3. H₂₁ = I₂ / I₁ – коэффициент передачи тока (при U₁ = 0 (к. з.)).

4. H₂₂ = I₂ / U₂ – выходная проводимость (при I₁ = 0 (х. х.)).

Для каждой схемы включения формулы, связывающие параметры транзистора, различны. β = h_21э – коэффициент передачи базового тока в схеме с ОЭ.

α = h_21б – коэффициент передачи эмиттерного тока в схеме с ОБ.

5. h_21э = ∂ i_к / ∂ i_б – при U_кэ = const

6. h_21б = ∂ i_к / ∂ i_э – при U_кб = const

7. R_{э диф} = ∂U_эб / ∂ I_б – дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода

8. I_кб = I_к – при I_э = 0 – обратный (тепловой) ток.

9. Объемное сопротивление базы – R_б

10. r_{к диф} = 1 / H₂₂ – дифференциальное сопротивление коллекторного перехода (чем оно меньше, тем хуже).

11. I_{к max} – максимально допустимый ток.

12. P_{к max} – наибольшая мощность рассеивания коллектора.

13. f_{h21 э (б)} – предельная частота усиления (частота, до которой транзистор выдержи­вает β (при эмиттерном) или α (при базовом)

14. f _max – максимальная частота генерации

Обозначение:

1. материал: Г (1) – германиевой, К (2) – кремневый

2. транзистор – Т

3. число, показывающее назначение транзистора: 1 – низкочастотный, маломощный 2 – среднечастотный, маломощный 3 – высокочастотный, маломощный 4 – низкочастотный, средней мощности 5 – среднечастотный, средней мощности 6 – высокочастотный, средней мощности 7 – низкочастотный, мощный 8 – среднечастотный, мощный 9 – высокочастотный, мощный

4. порядковый номер разработки

5. порядковый номер разработки

6. порядковый номер разработки

7. указывают тип

Например: ГТ 108 А

I_э э к I_к

б I_б (нулевой)

I_э э к I_к

б I_б (нулевой)

Вопрос 13: Полевые транзисторы. Транзисторы с управляющим p – n – переходом, его принцип работы, входные и выходные характеристики и параметры.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы – это полупроводниковый прибор, работа которого основана на мо­дуляции сопротивления полупроводникового материала поперечным электрическим по­лем (канальный эффект).

Виды:

• с управляющим p – n переходом

• со структурой МДП

С управляющим p – n переходом:

с з и

P канал

С мещен в обратном

n направлении

Р– типа

Вдоль базы, называемой каналом, между стоком и истоком протекает основной ток.

с n – тип с р – тип

з з

и и

Исток – от которого течет. Сток – к которому течет. Затвор – прикладывается управляю­щее напряжение. Работа такого полевого транзистора основана на изменении сопротивле­ния канала за счет изменения ширины области p – n перехода.

Если в пластине полупроводника созданы зоны р – типа …………………….

При подаче на соединенные слои р – типа и n – типа напряжения, оно действует как об­ратное. Сопротивление увеличивается. Ток течет по узкому каналу. При переключении канала I_ст = 0, U_{истока – затока} – U_{отсечки} (полное перекрытие). Ширина p – n перехода зависит от тока, протекающего через канал; если U_{с. и} не равно 0, то ток I_с создает на длине канала падение напряжения, которое будет запирающим.

R I_с

U_вых U_зи

с Е_вх

з и

Выходная характеристика: Входная характеристика:

I_с I_з

А В

I_нас

О U_с.и. U_с.и. U_с U_зи

^{насыщения}

рабочая область

При малых значениях Uси транзистор ведет себя почти как линейное сопротивление. По мере роста Uси эта зависимость начинает отклоняться от линейной, т.к. сужается канал, и при определенном Uси наступает режим Uси = const. При различных Uзи эта зависимость различна. При значительном увеличении Uзи пробой перехода. Где участок АВ, там тран­зистор работает как усилитель.

При работе с пологой областью I_с при заданном U_зи:

I_c = – I_{c. нач.} (1 – U_зи / U_{з.отсечки})²

U_зи – контактная разность потенциалов.

Т.к. управление полевыми транзисторами осуществляется напряжением, то количественно определить действующего затвора можно крутизной характеристикой S:

S = ∂I_c / ∂ U_зи (при U_зи = const)

При U_зи = 0 крутизна максимальна.

d I_c / dU_зи = (2I_c / U_{з.и. отсечки} )* (1 – U_зи / U_{з.отсечки})

При U_зи = 0

d I_c / dU_зи = S_нач = α* I_нач / U_{з.и. отсечки}

Крутизна увеличивается при уменьшении напряжения и наоборот.

Характеристика коэффициента усиления по напряжению:

μ = dU_cи / dU_зи при I_c = const R_{с.и. диф.} = dU_cи / d I_c при U_зи = const

Х арактерная формула для п. т. – μ = S * R_{с.и. диф}

Типовые параметры:

1. на 99 % на кремнию, S = 0, 3 – 3 мА/В (на каждый вольт 0, 3 – 3 мА)

2. сопротивление затвора R_з = 10¹⁰ Ом

3. дифференциальное сопротивление R_с.и. = 0, 1 – 1 М ОМ

4. емкость затвора C_з = 0, 2 – 10 пФ

5. сопротивление истока R_u – 50 – 800 Ом

При изменении t параметры и характеристики изменяются по следующим принципам:

1. изменение I_обр закрытого перехода (увеличивается при 6 – 8 ⁰С).

2. изменение контактной разности потенциалов (на 2, 2 мВ на каждый градус Цель­сия)

3. изменение удельного сопротивления канала (n или p) (увеличение температуры, уве­личение тока, уменьшение сопротивления).

Т.к. температурный коэффициент положителен, то Ic при увеличении температуры уменьшается. Поэтому при правильном выборе рабочей точки взаимокомпенсируются из­менения от ……….разности, Ic поступает в широком диапазоне. Это стабильная точка.

U_{зи. стаб.} = U_з.и. отсечки – 0, 63 В

Недостаток:

Крутизна при этом невелика, коэффициент усиления небольшой (в стабильной точке). Для небольшого коэффициента усиления это дает эффект.

Кремневые транзисторы работают до 120 – 125 ^оС.

Преимущества:

1. высокое входное сопротивление (10¹⁰), следовательно малые токи.

2. малые шумы (т.к. это униполярные транзисторы) (малое количество носителей)

3. простое изготовление

4. Отклонения остаточного U_cи практически нет. Более высококачественные ключи, чем у биполярных транзисторов.

Недостаток:

Управляем 0, 2 пФ, если уберем емкость, то нарушим принцип, электро – статическое поле исчезнет. По частоте они не конкурентно способны (нужны ГГЦ).

Поэтому появились МДП – транзисторы.