4.4. Статический индукционный транзистор сит

Статический индукционный транзистор (СИТ) относится к мощным полевым транзисторам. СИТ представляет собой полевой транзистор со специфической формой и конструкцией управляющего p-n-перехода. Структура транзистора со статической индукцией характеризуется коротким каналом и малым расстоянием от истока до стока (10 мкм). Повышение мощности СИТ обеспечивается многоканальным строением структуры, малыми размерами областей затвора, близких по форме к цилиндру (диаметром до 25 мкм). Именно поэтому СИТ обладает выходными ВАХ, отличающимися от стоковых ВАХ обычных ПТУП [22], [35].

Известно, что ПТУП и МДПтранзисторы с горизонтальным каналом имеют в активной области относительно пологую ВАХ (рис. 4.3, 4.5, 4.6, 4.9), что характеризует малую выходную проводимость dI_с/dU_си. Другими словами, выходное сопротивление таких транзисторов обычно много больше сопротивления нагрузки. При использовании подобного прибора в усилительном режиме транзистор по отношению к внешней цепи представляется источником тока и плохо согласовывается с энергетически мощной низкоомной нагрузкой.

В то же время, мощные приборы должны характеризоваться большим значением dI_с/dU_си, и, соответственно, с малым выходным сопротивлением. Именно подобными стоковыми ВАХ обладает статический индукционный транзистор.

Принцип действия СИТ идентичен работе полевого транзистора с управляемым p-n-переходом. Особенности его работы и вольтамперные характеристики, приведенные на рис. 4.14, можно объяснить с учетом геометрии и формы малого затвора, короткого канала, распределения напряженности поля в канале [35].

В целом, можно сказать следующее. Выходные характеристики СИТ (рис. 4.14) не имеют области насыщения тока стока, т.е. выходное сопротивление СИТ достаточно мало, что повышает энергетические показатели линейных усилителей мощности (см. ниже) на основе СИТ.

Рис. 4.14. Серия вольтамперных характеристик СИТ

СИТ может работать при смешанном управлении:

 при прямом смещении затвора (режим биполярного транзистора);

 при обратном смещении затвора (режим полевого транзистора).

Открытый транзистор управляется током затвора, который в этом случае работает как база биполярного транзистора.

Для запирания транзистора на его затвор подается обратное запирающее напряжение. В отличие от биполярного транзистора обратное напряжение, подаваемое на затвор транзистора, может достигать 30 В, что ускоряет процесс рассасывания неосновных носителей, которые появляются в канале при прямом смещении затвора.

Имеются две разновидности СИТтранзисторов.

Первая разновидность – простые СИТ-транзисторы – нормально открытые приборы ПТУП с управляющим p-n-переходом и каналом n-типа, по конструкции аналогичны прибору, представленному на рис. 4.2. В таком приборе при нулевом напряжении на затворе цепь сток-исток находится в проводящем состоянии. Перевод транзистора в непроводящее состояние (выключение) осуществляется при помощи напряжения U_зи отрицательной полярности, подаваемого между затвором и истоком (рис. 4.3, б). СИТ-транзистор, в отличие от обычных ПТУП, отличается тем, что на его затвор можно подавать отрицательный потенциал, смещая p-n-переход в прямом направлении. Это дает возможность значительно снизить сопротивления канала R_си, а, значит, пропускать через транзистор большие токи.

Другими словами, СИТ-транзистор может управляться, с одной стороны как ПТУП – при отрицательном напряжении на затворе, с другой - как биполярный транзистор – при положительном напряжении на затворе.

Простой СИТ-транзистор, как и ПТИЗ, имеет большую емкость затвора, перезаряд которой требует значительных токов управления. Достоинство СИТ по сравнению с биполярными транзисторами  повышенное быстродействие: время включения составляет 20-25 нс.

Специфической особенностью простого СИТ-транзистора, затрудняющей его работу в качестве ключа, является его нормально открытое состояние при отсутствии управляющего сигнала. Для запирания СИТ необходимо подать на его затвор отрицательное напряжение смещения, по модулю большее, чем значение напряжения отсечки U_зи.отс < 0 (рис. 4.3, б).

Этого недостатка лишена вторая разновидность - БСИТ-транзисторы (биполярные СИТ-транзисторы), в которых, в отличие от обычных ПТУП (рис. 4.3, б), напряжение отсечки технологическими приемами сведено к нулю, т.е. U_зи.отс = 0. Благодаря этому при отсутствии напряжения на затворе БСИТ транзисторы заперты, также как и биполярные транзисторы. Другими словами, они работают только в области положительных потенциалов на затворе.

К достоинствам СИТ и БСИТ приборов следует отнести малое сопротивление канала в открытом состоянии, которое составляет 0,1…0,025 Ом, однако они уступают ПТИЗ по быстродействию и мощности управления.