Полевой транзистор. Устройство. Принцип действия

Принцип, положенный в основу полевого транзистора в 60-х годах, основан на использовании эффекта воздействия поперечного эл. поля на проводимость канала, по которому движутся носители эл. заряда.

Достоинства:

1. Большое R_вх = 10¹⁰ – 10¹⁵ Ом

2. Большая устойчивость к пробивающим излучениям

3. Малый уровень собственных шумов, чем у биполярных транзисторов

4. Малое влияние усилительных свойств

Полевой транзистор имеет 3 основных вывода. Торец пластины, от которой движутся носители заряда, называется истоком (И). Торец, к которому движутся носители, называется стоком (С). Две противоположные поверхности с основной пластиной образуют затвор (З).

Полевые транзисторы, в которых управление осуществляется с помощью изменения обратного напряжения, приложенного к p-n переходу, в результате изменяется сопротивление токопроводящего канала и протекающий через него ток.

Токопроводящий канал находится между 2 областями с проводимостью p-типа, образующие 2 p-n перехода. Эти области соединяются между собой и имеют один вывод – затвор.

Имеются полевые транзисторы, у которых токопроводящий канал бывает p-типа.

При U_сток, U_исток = 0 эл. поле p-n переходов однородно и толщина канала по всей длине одинакова. Ток стока протекает по каналу и стоку и создает вдоль канала падение напряжения, которое изменяется по длине канала от 0 до max.

U_{сток.исток} приложено к –n-области канала или +p области канала. Складываясь в напряжение U и будет способствовать увеличению ширины p-n перехода и уменьшению сечения канала. Следовательно, сечение канала вдоль его длины будет меньше, уменьшается постепенно от истока к стоку.

С увеличением U_{сток.исток} при постоянном U_{затвор.исток} общее обратное напряжение может достигнуть значения U_утечки и канал закроется.

Таким образом, изменение U_{сток.исток} влияет на величину сечения токопроводящего канала, с увеличением U_{сток.исток} сечение канала уменьшается.

Полевые транзисторы подразделяются на: с затвором в виде p-n перехода и с изолирующим затвором, В котором используется структура металл-диэлектрик-полупроводник (МДП).

Тиристор. Графические обозначения

Тиристором называется полупроводниковый прибор с тремя и более p-n переходами, которые могут переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот, и вольт-амперная характеристика которого имеет участок отрицательного сопротивления.

Тиристоры делятся на 2 группы:

1. Диодные тиристоры (динисторы)

2. Триодные тиристоры (тринисторы)

Динистор – это двухэлектродный прибор диодного типа, имеет 3 p-n перехода и два вывода – анод и катод.

Тринистор – это полупроводниковый прибор, имеющий четырехслойную структуру, одна из базовых областей имеет управляющий электрод для управляющего напряжения.

А – анод, К – катод, n₁ и p₂ – базовая область, p₂ – коллекторный.

ВАХ

Эта характеристика представляет собой от тока I_к = f U_к

На участке ОА очень мал, т.к. переход p₂ закрыт. С точки А происходит компенсация обратного напряжения. Ток увеличивается, тиристор приходит в насыщение, и напряжение уменьшается. В точке В открываются все 3 перехода при минимальном напряжении. Участок АВ отрицательное сопротивление (усиление). Такое явление присутствует в туннельных диодах. Участок ВD является рабочей ветвью тиристора. Если изменить полярность p₁ и p₃, произойдет смещение в обратном направлении.

Получится участок ОС, как и обратная характеристика диода.

С точки зрения применения, тиристор – полупроводниковый ключ, то есть прибор, основное назначение которого состоит в замыкании и размыкании цепи нагрузки при управлении внешним сигналом. Тиристоры используются в цепях электропитания устройств связи и энергетики, различных автономных управляющих устройствах, в качестве регулятора освещения.

Маркировка тиристоров состоит из трех элементов.

Первый элемент – буква или цифра, обозначающая исходный материал.

Второй элемент – буква, указывающая класс прибора (Н – динисторы, У - тринисторы).

Третий элемент – трехзначное число, обозначающее прямой ток (динисторов и тринисторов).

(101 – 199) – I_пр ≤ 0,3 А

(201 – 299) – I _пр ≤ 10 А

Симметричные тиристоры (501 – 599) – I _пр ≤ 0,3 А

(601 – 699) – I _пр ≤ 10 А

Пример: КУ – 203А – кремниевый тиристор с током I_пр.max ≤ 10 А

Выводы:

1. Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор, который используется для переключения в электрических цепях. Для тиристора характерны два устойчивых состояния: открытое и закрытое.

2. При включении тиристора происходит компенсация обратного напряжения на среднем p-n переходе за счет накопления избыточных зарядов, создающих прямое напряжение.

3. В тиристоре происходит включение прибора за счет подачи небольшого управляющего тока.

4. Симметричный тиристор – прибор, который имеет одинаковые вольт-амперные характеристики при различных полярностях приложенного напряжения.