20. 5. Вопросы

1. На какие вопросы надо ответить перед проверкой поле­вых транзисторов?

2. Почему важно знать тип устройства (транзистор с р-п- переходом или МОП транзистор) перед удалением его из цепи?

3. Опишите, как проверить полевой транзистор с р-п-пе- реходом с помощью омметра?

4. Опишите, как проверить МОП транзистор с помощью омметра?

5. Как проверить полевой транзистор с р-п-переходом или МОП транзистор с помощью прибора для проверки тран­зисторов?

РЕЗЮМЕ

• Полевой транзистор с р-п-переходом использует для уп­равления сигналом канал вместо р-п-переходов (в обыч­ных транзисторах).

• Три вывода полевого транзистора с р-п-переходом под­соединены к затвору, истоку и стоку.

• Входной сигнал прикладывается между затвором и ис­током для того, чтобы полевой транзистор с р-п-пере­ходом мог управлять его величиной.

• Полевые транзисторы с р-п-переходом имеют очень вы­сокое входное сопротивление.

• 

  з

  с

  V ' И

  С КАНАЛОМ п-ТИПА

  Схематические обозначения полевых транзисторов с р-п-переходом следующие:

3

С КАНАЛОМ р-ТИПА

Раздел 3

— > ятшшшшттшшяшшшш’яшшчшщшяяятяшшят

• В МОП транзисторах (полевых транзисторах с изолиро­ванным затвором) затвор изолирован от канала тонким слоем окисла.

• МОП транзисторы обедненного типа обычно бывают с каналом п-типа и открыты в нормальном состоянии. _

• МОП транзисторы обогащенного типа обычно бывают с каналом р-типа и закрыты в нормальном состоянии.

• Главное отличие между полевыми транзисторами с р-п- переходом и МОП транзисторами в том, что потенциал затвора в МОП транзисторах может быть как положи­тельным, так и отрицательным по отношению к истоку.

• Схематическое обозначение для МОП транзистора обед­ненного типа следующее:

С КАНАЛОМ n-ТИПА С КАНАЛОМ р-ТИПА

• У большинства полевых транзисторов с р-п-переходом и МОП транзисторов выводы истока, и стока можно по­менять местами, так как эти устройства являются сим­метричными.

• Схематическое обозначение для МОП транзистора обо­гащенного типа следующее:

С КАНАЛОМ n-ТИПА С КАНАЛОМ р-ТИПА

• С МОП транзисторами следует обращаться осторожно, для избежания повреждения тонкого слоя окисла, от­деляющего металлический затвор от канала.

• Электростатические заряды с пальцев могут повредить МОП транзистор.

• До использования выводы МОП транзистора должны быть соединены вместе.

• При работе с МОП транзисторами необходимо исполь­зовать металлический браслет на запястье, соединенный проволокой с землей.

• При пайке МОП транзисторов используйте заземленный паяльник и убедитесь в том, что питание цепи выклю­чено.

• Как полевые транзисторы с р-п-переходом, так и МОП транзисторы могут быть проверены с помощью прибо­ра для проверки транзисторов или с помощью омметра.

Глава 23. Самопроверка

1. Объясните, что означает напряжение отсечки полевого транзистора.

2. Как определить напряжение отсечки полевого транзи­стора с р-п-переходом?

3. Объясните, что такое МОП транзистор обедненного типа.

4. В каком режиме работы МОП транзистор обогащенно­го типа, вероятно, будет закрыт?

5. Напишите список мер предосторожности, которые долж­ны соблюдаться при работе с МОП транзисторами.

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в со­стоянии:

• Перечислить типы тиристоров.

• Описать, как работают в цепи кремниевый управляемый вентиль (КУВ), двунаправленный триодный тиристор (ТРИАК) и двунаправленный диодный тиристор (ДИАК).

• Перечислить цепи, в которых применяются различные типы тиристоров.

• Перечислить корпуса, используемые для тиристоров

• различных типов.

• Проверить тиристоры с помощью омметра.

Тиристоры — это обширный класс полупроводниковых приборов, используемых для электронного переключения. Они являются полупроводниковыми устройствами с дву­мя устойчивыми состояниями, имеющие три или более переходов. Тиристоры охвачены внутренней положитель­ной обратной связью, позволяющей получить увеличение амплитуды выходного сигнала путем подачи части выход­ного напряжения на вход.

Тиристоры широко используются для регулирования мощностью постоянного и. переменного тока. Они исполь­зуются для включения и выключения мощности, подава­емой в нагрузку, а также для регулирования величиной этой мощности, например для управления освещенностью или скоростью вращения двигателя.

20. 1. КРЕМНИЕВЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЕНТИЛИ

Кремниевые управляемые вентили являются хорошо известным типом тиристоров и обычно называются КУВ. Они имеют три вывода (анод, катод и управляющий элек­трод) и используются, главным образом, как переключа-

тели. КУВ по существу являются выпрямителями, так как они управляют током только в одном направлении. Пре­имущество КУВ перед мощными транзисторами в том, что они могут управлять большими токами во внешней цепи с помощью небольшого управляющего сигнала. КУВ про­пускает ток после прекращения действия управляющего сигнала. Если величина тока падает до нуля, КУВ закры­вается, и необходимо подать новый управляющий сигнал для возвращения его в открытое состояние. Мощному тран­зистору требуется для управления током такой же величи­ны управляющий сигнал в десять раз больший, чем необ­ходим КУВ.

КУВ — это твердотельное устройство, изготовленное из кремния диффузионным или диффузионно-сплавным ме­тодом (см. главу 20) и состоящее из четырех полупровод­никовых слоев n-типа и р-типа, расположенных поочеред­но. На рис. 24-1 показана упрощенная схема КУВ. Четы­ре слоя прилегают друг к другу, образуя три р-п-перехода. Выводы подсоединены только к трем слоям и образуют анод, катод и управляющий электрод.

На рис. 24-2 показаны четыре слоя, разделенные на два трехслойных устройства. Это транзисторы типа р-п-р и п-р-п, соединенные между собой так, чтобы образовать пару с по­ложительной обратной связью. На рис. 24-3 показано схе­матическое изображение этих транзисторов: анод должен

Анод

Р

1

Управляющий электрод

1

N

Р

Р N Р N —О

Анод

Катод

N

I

Катод

Управляющий

электрод

N

Рис. 24-1. Упрощенная схема КУВ.

Рис. 24-2. Эквивалентная схема КУВ.

Анод

Управляющий

электрод Рис. 24-3. Схематическое представ­ление эквивалентной схемы КУВ.

иметь положительный потенциал по отношению к катоду, а управляющий электрод — оставаться свободным, п-р-п транзистор не пропускает ток, поскольку на его эмиттер- ный переход не подано напряжение прямого смещения (обеспечиваемое коллектором р-п-р транзистора или управ­ляющим сигналом). А поскольку п-р-п транзистор не про­пускает ток, р-п-р транзистор также заперт (так как кол­лектор п-р-п транзистора обеспечивает смещение на базе р-п-р транзистора). При этих условиях ток не течет от ка­тода к аноду.

Если на управляющий электрод подать положительное напряжение по отношению к катоду, эмиттерный переход п-р-п транзистора будет смещен в прямом направлении, и п-р-п транзистор откроется, потечет ток базы р-п-р тран­зистора и откроет его. Коллекторный ток р-п-р транзисто­ра является током базы п-р-п транзистора. Оба транзисто­ра будут поддерживать друг друга в проводящем состоянии, позволяя току течь непрерывно от катода к аноду. Процесс будет происходить даже в том случае, если управляющее напряжение приложено на короткий момент времени. Кратковременная подача управляющего напряжения пе­реключает цепь в проводящее состояние, и она продолжает работать при отключенном управляющем напряжении. Ток анода ограничен только внешней цепью. Для переключения КУВ в непроводящее состояние необходимо уменьшить напряжение анод-катод до нуля. Это обеспечит запирание обоих транзисторов, и они останутся запертыми до тех пор, пока опять не будет подано управляющее напряжение.

КУВ включается положительным управляющим напря­жением и выключается уменьшением напряжения анод- катод до нуля. Когда КУВ включен и проводит ток от ка­тода к аноду, его проводимость в прямом направлении до­статочно велика. Если изменить полярность напряжения катод-анод, через цепь, проводимость которой резко умень­шится, будет течь только маленький ток утечки.

А К

Рис. 24-4. Схематическое обозначение КУВ.

На рис. 24-4 показано схематическое обозначение КУВ. Оно представляет собой обозначение диода, к которому под­соединен управляющий электрод. Выводы обычно обозна­чаются буквами К (катод), А (анод) и У (управляющий электрод). На рис. 24-5 показаны несколько корпусов КУВ.

Катод -'ft Анод-/ / Управляю- -J щий электрод Катод Анод

Управляющий электрод

Катод

Управля-

Рис. 24-5. Наиболее распространенные корпуса КУВ.

□ Т092 Корпус

Правильно смещенный КУВ показан на рис. 24-6. Пе­реключатель используется для подачи и снятия управля­ющего напряжения. Резистор R_G используется для ограни­чения тока управляющего электрода. Напряжение между анодом и катодом обеспечивается источником переменно­го напряжения. Последовательно включенный резистор (R_l) используется для ограничения тока анод-катод во включенном состоянии. Без резистора R_L через КУВ может течь слишком большой ток, способный повредить его.

-w

Я,

Г

КУВ

, _г

\

rt^s, Рис. 24-6. Правиль- J но смещенный КУВ.

КУВ используются, главным образом, для управления подачей мощности постоянного и переменного тока на раз­личные типы нагрузок, а также в качестве переключате­лей для включения и выключения цепей. Они также мо­гут быть использованы для плавной регулировки мощно­сти, подаваемой на нагрузку. При использовании КУВ, малый ток управляющего электрода может управлять боль­шим током нагрузки.

Когда КУВ используется в цепи постоянного тока, не существует простого метода его выключения без снятия напряжения с нагрузки. Эту проблему можно решить путем подсоединения выключателя параллельно КУВ (рис. 24-7). Когда переключатель S₂ включен, он закорачивает КУВ. Это уменьшает напряжение между анодом и катодом до нуля, прямой ток падает, и КУВ выключается.

Нагрузка]

пи постоянного тока.

_(| Рис. 24-7. Выклю- У ^si чение питания в це­

Когда КУВ используется в цепи переменного тока, он проводит ток только в течение половины каждого перио­да переменного тока, когда потенциал анода положителен по отношению к катоду. Когда управляющий ток прило­жен к электроду постоянно, КУВ проводит постоянно. Если управляющий ток электрода отсутствует в течение поло­вины периода, КУВ выключается и остается выключенным до тех пор, пока на управляющий электрод ток не будет подан снова. Необходимо отметить, что при этом на нагруз­ку подается только половина мощности. КУВ можно ис­

пользовать для управления током в течение обоих полупе- риодов каждого цикла, если выпрямить переменный уп­равляющий ток перед подачей на КУВ.

На рис. 24-8 показана простая однополупериодная ре­гулирующая цепь. Цепь обеспечивает фазовый сдвиг напря­жения, подаваемого на анод, на угол от нуля до 90 граду­сов. Диод Dj блокирует подачу на управляющий электрод напряжения обратной полярности в течение отрицательно­го полупериода напряжения, приложенного к аноду.

Нагрузка

КУВ

Г