4.13.2 Контрольні запитання

1. Накресліть структуру БТ і поясніть процеси керування опором колекторного переходу.

2. Напругу якої полярності необхідно подати на електроди БТ типу n-p-n за схемою із СЕ, щоб забезпечити його роботу в активному режимі і в режимі насичення?

3. Яким чином за допомогою БТ реалізують принцип реле?

4. Які методи використовують для дослідження електронних схем з БТ ?

5. В якому випадку БТ можна розглядати як лінійний елемент?

6. Коли для дослідження схем з БТ використовують графоаналітичний метод?

7. Як враховують ефект модуляції товщини бази?

8. Як змінюється нахил лінії навантаження при зміні значення опору резистора Rс?

9. Якими параметрами БТ обмежується робоча зона?

10. Накресліть три схеми вмикання БТ. Перерахуйте основні позитивні та негативні властивості таких схем.

11.Якими частотними параметрами визначається спроможність БТ працювати в області високих частот?

12. Які процеси визначають швидкодію ключів на БТ?

13. Якими процесами обумовлені власні шуми БТ?

14. Чому в дрейфових транзисторах покращуються високочастотні параметри?

Розділ 5. Польові транзистори

5.1 Типи польових транзисторів

Для побудови активних приладів необхідно забезпечити майже безінерційне керування провідністю, яка визначається за рівнянням: G = s_nA/L. де s_{n n} – питома електрична провідність; А – поперечний переріз бруска; L – довжина бруска.

Струм напівпровідникового бруска лінійно залежить від напруги, а коефіцієнтом пропорційності є його провідність.

Таким чином, можливо виділити два способи, за допомогою яких можна здійснювати запрограмовану модуляцію провідності бруска за законом зміни вхідного керувального сигналу:

- шляхом управління питомою провідністю напівпровідника зв рахунок зміни концентрації носіів заряду;

- шляхом управління площею поперечного перерізу бруска А. Для створення ПТ використовують обидва способ,.а відтак виділяють два різновиди ПТ: з ізольованим затвором та з керувальним електричним переходом.

Польові транзистори мають три напівпровідникові ділянки, які називають витоком (S), каналом і стоком (D), а також керувальний електрод – затвор (G). У транзисторі використовується рух носіїв заряду тільки одного знака (основних носіїв), які з витоку через канал рухаються до стоку. Цим пояснюються назви: витік – це ділянка, з якої виходять (витікають) носії заряду, а стік – ділянка, куди вони входять (стікають). Електричне поле, яке виникає за наявності напруги між затвором та стоком, змінює електропровідність каналу, а отже, і струм через канал. Це керувальне електричне поле направлене перпендикулярно до руху носіїв у каналі, тобто є поперечним. Воно формується і змінюється малопотужними інформаційними сигналами. Носії в каналі рухаються від витоку до стоку під дією поздовжнього електричного поля, створюваного між стоком та витоком, при підключенні зовнішнього потужного джерела живлення. Таким чином, ПТ, як і БТ, за рахунок майже безінерційної зміни провідністі дозволяють керувати потужністю від джерела енергії в навантаження, тобто реалізувати принцип реле (див. рис. 1.1, 1.2, 4.12).

Перший способ керування провідністю використовується у ПТ з ізольованим затвором, в яких між металевим затвором і каналом знаходиться прошарок діелектрика, що утворює структуру: метал – дієлектрік – напівпровідник (МДН). Тому такі транзистори називають МДН-транзисторами. Напівпровідником для ПТ з ізольованим затвором здебіль­шого є кремній. Як дієлектрик під затвором використовують переважно шар оксиду кремнію SiO₂. У такому разі створюється структура метал – оксид – напівпровідник. Такі транзистори називають МОН-транзисторами; поширенішою є загальна назва – МДН-транзистори. Поперечне електричне поле в цих транзисторах проникає через тонкий шар діелектрика і модулює концентрацію носіїв заряду в каналі. Створені два різновиди МДН-транзисторів: з індукованим каналом та з вбудованим каналом.

Другий спосіб керування провідністю реалізується у ПТ з керувальним електричним переходом. При цьому створюється випрямний контакт, на який в робочому режимі подається зворотна напруга. Вона змінює товщину збідненого шару і таким чином керує поперечним перерізом провідного каналу та числом носіїв зарядів, що переміщуються від витоку до стоку, а отже, струмом і провідністю ПТ. Як випрямний електричний контакт у таких ПТ використовується p-п‑перехід або випрямний перехід Шотткі.

Польові транзистори розрізняють також за типом провідності каналу: транзистори з р-каналом і транзистори з n-каналом.

Характерним для всіх ПТ є дуже малий струм у колі затвора, оскільки затвор може бути або ізольованим або ж утворювати з каналом випрямний перехід, що вмикається у зворотному напрямі. Затвор в електронних схемах зазвичай є вхідним електродом, а тому ПТ мають високий вхідний опір за постійним струмом (понад 10⁸...10¹⁰ Ом). У цьому полягає найважливіша відмінність ПТ від БТ, у вхідному колі яких протікає значний струм при прямій напрузі на емітерному переході, зумовлюючи тим самим дуже малий вхідний опір БТ (десятки – сотні омів у схемах із СБ і СЕ). Тому інколи кажуть, що ПТ – це прилад, що керується напругою (електричним полем), а БТ прилад, що керується струмом. Таким чином, в першому випадку відбувається керування генератором напруги, а в дрогому – струмом ( розд.1.6.3).