6.6 Содержание отчета

Отчет должен содержать название лабораторной работы, ее цель, структуру исследуемого транзистора, его цоколевку, гра­фики входных и выходных характеристик и определение основных дифференциальных параметров.

6.7 Контрольные вопросы

6.7.1 Классификация полевых транзисторов.

6.7.2 Принцип работы полевого транзистора с управляющим p-n переходом.

6.7.3 Принцип работы МОП транзистора с индуцированным каналом.

6.7.4 Принцип работы МОП транзистора со встроенным каналом.

6.7.5 Основные характеристики полевых транзисторов.

6.7.6 Дифференциальные параметры полевых транзисторов.

6.7.7 Эквивалентная схема полевого транзистора.

6.7.8 Основные схемы включения полевого транзистора.

6.7.9 Способы задания рабочей точки полевых транзисторов.

6.7.10 Основные параметры полевых транзисторов.

7 Лабораторная работа № 4 исследование характеристик и

ПАРАМЕТРОВ ТИРИСТОРОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение принципа работы, исследование характеристик и определение параметров тиристоров.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Тиристором называют электропреобразовательный полупроводниковый прибор с тремя и более p-n переходами, в вольтамперной характеристике которого имеется участок отрицательной крутизны.

Тиристор, имеющий два выхода называют диодным тиристором или динистором, а тиристор с тремя выводами – триодным тиристором или тринистором. Они изготавливаются на основе кремния.

1. Динистор

Принцип работы простейшего (диодного) тиристора, структура которого представлена на рисунке 7.1а, состоит в следующем.

Рисунок 7.1. – Динистор

Предположим, что между анодом и катодом приложено небольшое напряжение U_а создаваемое батареей, включенной, как показано на рисунке 7.1а. В этом случае переходы П1 и П3 находятся под прямым напряжением, а переход П2 – под обратным. В результате нарушения равновесия на переходе П1 развивается инжекция дырок из p1 в область n1. Диффундируя в этой области, дырки приближаются к переходу П2 и его полем Е₂ перебрасываются в область р2. Таким образом, структура р1-n1-р2 подобна транзистору, движение носителей заряда в котором характеризуется коэффициентом передачи тока ₁. В то же время нарушается равновесие на переходе П3, через который возникает инжекция электронов на n2 в область р2, которые затем полем Е2 перебрасываются в область n1. Следовательно структуру n2-p2n1 также можно представить эквивалентным транзистором с коэффициентом передачи тока ₂.

Дырки в транзисторе р1-n1-р2 и электроны в транзисторе n2-p2-n1 движутся встречно и, следовательно, образуют совпадающую по направлению дырочную и электронную составляющие тока I_а, текущего от анода к катоду. Дальнейшее перемещение дырок из области р2 в n2 ограничено невысоким потенциальным барьером на переходе П3, а движение электронов из области n1 в р1 – барьером на переходе П1. Происходит накопление дырок в базе р2, а электронов в базе n1. Пока напряжение U_а мало, объемные заряды не в состоянии снизить потенциальный барьер перехода П2. поэтому значение тока ограничено и равно обратному току I_обр.

При дальнейшем увеличении напряжения U_а характер процессов в приборе изменяется: ширина запирающего слоя перехода П2 увеличивается и при некотором значении напряжения U на переходе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в слое П2. Образовавшиеся вновь дырки выбрасываются полем перехода Е₂ в область р2, а электроны в область n1. Ток через прибор увеличивается, а в областях n1 и р2 растут избыточные концентрации носителей, приводящие к снижению потенциальных барьеров на переходах П1 и П3, а также и на переходе П2. Инжекция носителей через переходы П1 и П3 возрастает еще более и в результате лавинообразного развития этого процесса переход П2 переходит в открытое состояние. Рост тока через прибор сопровождается уменьшением сопротивления запирающего слоя на переходе П2, а также сопротивлений всех областей прибора. Поэтому увеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На вольтамперной характеристике появляется участок с отрицательной крутизной . Когда переход П2 переходит в открытое состояние вольтамперная характеристика соответствует прямой ветви ВАХ диода. Для определения зависимости тока через прибор от напряжения U представим динистор, как упоминалось ранее, в виде двух транзисторов (рисунок 7.1б, 7.1в). Тогда для транзистора p1-n1-p2

I_к1 = ₁ ^. I_а + I_ко1

для транзистора n2-p2-n1

I_к2 = ₂ ^. I_к + I_ко2

Результирующий ток через тиристор будет равен сумме составляющих токов эквивалентных транзисторов

I = I_к1 + I_к2 = I_а = I_к

где I_ко = I_ко1 + I_ко2;  = ₁ + ₂

С учетом лавинного размножения носителей в переходе П2

где М – коэффициент размножения носителей в переходе П2.

Условие включения динистора имеет вид

M(₁ + ₂)  1

Выключение динистора происходит также лавинообразно в точке Б (рисунок 7.2д) при уменьшении I_а, U_а когда

M(₁ + ₂) < 1

При обратных напряжениях ВАХ динистора не отличается от ВАХ PN-перехода (два обратно смещенных PN-перехода соединены последовательно).

Параметры динистора: допустимый прямой ток (I_{пр. доп.}); допустимое обратное напряжение (U_{обр. доп.}); напряжение и ток включения (U_вкл, I_вкл); напряжение и ток удержания (U_удер, I_удер).