10. Усилительный каскад, собранный на полевом транзисторе по схеме с общим истоком (ои), назначение элементов.

Это наиболее часто используемая схема включения полевого транзистора, которая характеризуется высоким входным сопротивлением, высоким выходным сопротивлением, схема усиливает ток и напряжение, как следствие, обладает большим коэффициентом усиления по мощности. Фаза выходного сигнала сдвинута относительно фазы входного сигнала на 180 градусов. К недостаткам схемы можно отнести относительно низкую, по сравнению с другими схемами включения, верхнюю границу полосы пропускания.

Назначение элементов тоже во многом соответствует назначению подобных в каскаде ОЭ:

• источник входного сигнала (генератор с ЭДС e_вх и внутренним сопротивлением R_вн;

• разделительные конденсаторы Cр1, Cр2, предназначенные для гальванической развязки источника входного сигнала с цепью затвора полевого транзистора и с нагрузкой соответственно;

• резистор Rс: при протекании тока стока на резисторе Rс появляется усиленный по мощности сигнал в виде напряжения, которое может использоваться для последующей его обработки.

• Резистор R_и выполняет функцию элемента отрицательной ОС, стабилизирующей положение ИРТ, а конденсатор С_и – повышает коэффициент усиления на переменном токе.

• Резистор R_з предназначен для подачи подзапирающего потенциала с резистора R_и в цепь истока.

Управляемый ток в канале будет максимален при U_ЗИ  = 0. Для n-канального транзистора чем  U_ЗИ  более отрицательно, тем сильнее перекрывается канал и меньший ток протекает через него.

За счет протекания тока стока через канал будет некоторое падение напряжения U_И = I_СR_С > 0. Поэтому относительно истока U_ЗИ = U¢_ЗИ = U_З – U_И »» –U_И < 0, что и требуется для n-канального ПТ.

11. Моп (мдп) транзисторы со встроенным каналом: устройство, принцип действия, вах.

В МДП транзисторах (металл-диэлектрик-полупроводник) затвор изолирован от токопроводящего канала слоем диэлектрика, поэтому МДП

транзисторы относят к классу полевых транзисторов с изолированным затвором.

МДП транзисторы выполняют из Si. В качестве диэлектрика используют двуокись кремния SiO₂. Отсюда другое название этих транзисторов – МОП транзисторы (металл-окисел-полупроводник).

Наличие диэлектрика между затвором и каналом обеспечивает высокое статическое входное сопротивление МОП-транзистора (10¹²…10¹⁴ Ом).

Принцип действия МОП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием поперечного электрического поля. Приповерхностный слой и является токопроводящим каналом. МОП транзисторы бывают двух типов: со встроенным каналом и индуцированным к аналом. МДП транзисторы могут быть с каналом p или n типа. Условные графические отображения (УГО) МДП транзисторов

Достоинства: МОП транзисторы широко используются в интегральном исполнении, поскольку обладают хорошей технологичностью, низкой стоимостью, высокой плотностью упаковки. Кроме того, цифровые интегральные схемы на МОП структурах обладают наибольшей помехоустойчивостью.

Конструкция транзистора следующая.

В исходной пластине Si p-типа с помощью диффузионной технологии создаются области истока, стока и канала n-типа. Слой окисла SiO₂ (диоксид кремния) выполняет функции защиты, а также изолирует затвор от канала. Что показано пунктиром- естественная граница области, обедненной подвижными носителями заряда. Стрелка указывает на область между оксидом и пунктиром. В p-подложке также образовывается обедненная область, п оказанная пунктиром. Обедненная область есть и в окружении области стока.

Вид характеристик близок к виду характеристик полевых транзисторов с p-n переходом.

Рассмотрим характеристику, соответствующую режиму U_зи=0. По каналу течет ток, определяемый исходной проводимостью канала и напряжением U_си .

На начальном участке характеристики (0-а), когда падение напряжения на канале мало, зависимость I_c от U_си близка к линейной. По мере приближения к точке б падение напряжения в канале приводит к его сужению и все более существенному влиянию сужения на проводимость канала. Это уменьшает крутизну нарастания тока на участке а-б. После точки б канал сужается до минимума, что еще больше ограничивает нарастание тока I_c и в конечно итоге наступает его стабилизация (участок II).

При U_зи<0 поле затвора оказывает отталкивающее действие на электроны - носители заряда в канале, что приводит к уменьшению их концентрации в канале и проводимости канала. Такой режим называют режимом обеднения. Стоковые характеристики при U_зи<0 располагаются ниже кривой U_зи=0. Напряжение прикладывается между затвором и истоком: исток-начало канала. Следовательно, U_зи прикладывается к диэлектрику под затвором. Он поляризуется и отталкивает электроны канала в подложку, обедненное сопротивление канала растет, ток I_c уменьшается.

При подаче на затвор напряжения U_зи>0 поле затвора притягивает электроны из р-слоя в канал. Концентрация носителей в канале увеличивается, такой режим называется режимом обогащения. Проводимость канала возрастает, ток I_c увеличивается. Стоковые характеристики располагаются выше кривой U_зи=0.

Предел повышения напряжения U_си – напряжение пробоя этого участка. На стоковых характеристиках - это область III.

Важнейший минус таких транзисторов – повышенная чувствительность к статическому электричеству. Тонкий слой оксида кремния легко повреждается электростатическими зарядами, поэтому МОП-приборы могут выйти из строя даже при прикосновении к прибору наэлектризованными руками. Недостатком так же является разрушение структуры, начиная от температуры +150 °C. (У биполярных транзисторов критической является температура +200 °C.)