2.1.4.2 Мдп транзистора

Полевые транзисторы с изолированным затвором в отличии от вышерассмотренных имеют затвор, изолированный от области канала слоем диэлектрика (им может быть SiO2)

Принцип действия основан на эффектах изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием поперечного электрического поля.

Приповерхностный слой полупроводников является токоведущим каналом этих транзисторов.

Выполн. Двух типов – со встр. индукц. кан.

2.1.4.3 МДП тр-ры со встроен. каналом

2.1.4.4 МДП тр-р с индуц. каналом

Значение межэлектрод. емкостей С_зн1С_си<10пф С_зс<2пф

Меньше, чем у тр-ров с упр. n-p пер. Применяется широко в интегр. исполнении.

ЛЕКЦИЯ №11

2.1.5 Биполярные транзисторы

2.1.5.1 Структура, схемы включения, схемное обозначение

Биполярным транзистором называется трехэлектродный полупроводниковый прибор, содержащий два взаимодействующих p-n перехода, выходной ток которого управляется изменением входного тока.

Э – эмиттер (испускающий заряды)

К – коллектор (собирающий заряды)

Б – база

Эмиттерный переход – ЭП

Коллекторный переход – КП

Различают три схемы включения биполярного транзистора:

а) с общей базой

б) с общим эмиттером

в) с общим коллектором

а) Самая распространенная – обеспечивает усиление по U и I

б) Усиливает только по U

в) Усиливает только I

Токи транзистора связаны равенством I_э=I_Б+I_к

2.1.5.2 Устройство и принцип действия транзистора.

Основные уравнения токов транзистора

Рассмотрим принцип действия биполярного транзистора на примере схемы ОЭ

Биполярные транзисторы функционируют при следующих начальных условиях:

1. ширина базы меньше длины свободного пробега неосновных носителей заряда (ННЗ)

2. концентрация примесей в Э и К значительно больше, чем в базе (база легируется слабо)

3. на ЭП подается прямое напряжение

4. на КП подается обратное напряжение

5. U_КЭ>>U_БЭ

В данном случае непосредственно к КП источник не подключен, но, так как U_КБ=U_КЭ-U_БЭ и U_БЭ<<U_КЭ, U_КБ имеют ту же полярность, что и U_КЭ, то есть обратную к КП. На ЭП подано прямое U и электроны инжектируют из Э в Б (инжекцией дырок из Б в Э пренебрегаем ввиду их малой концентрации).

Пусть m-число электронов, инжектированных в базу. Так как ширина базы меньше длины свободного пробега носителей заряда, большинство электронов достигают КП и пересекая его, в результате экстракции попадают в К (действующее в районе КП поле является ускоряющим для ННЗ, которыми являются электроны в базе.

Пусть αm – число электронов, экстрактированных в коллектор

α- коэффициент передачи тока эмиттера α=0,9-0,99 тогда (1-α)m – число электронов, рекомбинировавших с дырками базы.

Из Э уходят электроны, создавая ток I_Э.

Из К во внешнюю цепь уходят электроны, создавая ток I_K.

Из базы во внешнюю цепь уходят электроны, освобождающиеся в процессе рекомбинации, создавая ток I_Б.

Согласно первому закону Кирхгофа:

I_Э=I_K+I_Б

m=mα+(1-α)m кроме этого необходимо учесть обратный ток коллекторного перехода I_КБО, образованный движением ННЗ через КП, совпадающий по направлению с I_К и направленный навстречу I_Б, следовательно

I_K=αI_Э+I_КБО

I_Б=(1-α)I_Э-I_КБО

I_Э=I_К+I_Б

В схеме ОЭ вход – I_Б, а для выходного управляемого I_K необходимо получить уравнение в виде I_K=f(I_Б)

I_K=αI_Э+I_КБО=α(I_K+I_Б)+I_КБО

α 1

I_K = I_Б+ I_БКО

1-α 1-α

1

=β – коэффициент передачи тока базы = 10÷1000

1-α

1

=1+β

1-α

I_K=βI_Б+(1+β)I_КБО

βI_Б- управляемая составляющая коллекторного тока, показывающая что изменение малого I_Б вызывает в β раз больше изменение I_k.

Биполярный транзистор сам по себе не усиливает мощность, а лишь регулирует отдачу мощности от источника коллекторного напряжения U_кэ.

2.1.5.3 ВАХ БТ

И_кэ = 5

I_Б=f(U_БЭ)

И_КЭ=С

Семейство входных характеристик для БТ с ОЭ.

Увеличение U_кэ смещает ВАХ в область малых токов, так как увеличивается ширина КП за счет базы, ширина базы уменьшается, вероятность рекомбинации ОНЗ в базе уменьшается. I_Б – уменьшается. Это явление называется «модуляцией ширины базы».

I_Б”’

I_Б”

I_Б’

I_Б=0

I_КБО

Семейство выходных характеристик для БТ с ОЭ.

I_Б’”>I_Б”>I_Б’

I-обл. отсечки

I_k=βI_Б+(1+β)I_КБО

при I_Б=0, I_k=(1+β)I_КБО

при I_Б=-I_КБО, I_kmin=I_КБО

транзистор заперт. U_КБ- обр

U_БЭ-обр

II – область насыщения I_k зависит от U_кэ и практически не зависит от I_Б

U_БЭ – прямое

U_КЭ – прямое

U_КЭ<U_БЭ

III- активный, рабочий режим