3.3.2 Статические характеристики полевых транзисторов

1. Выходные статические характеристики представляют собой зависимость тока стока от напряжения истока.

Рис. 3.15. Статическая хар-ка полевого транзистора

Первая часть характеристики называется крутой частью. Наклон её зависит от статического сопротивления канала и сопротивления истока и стока.

В результате того, что канал перекрывается неравномерно вблизи стока больше перекрывается, т.к напряжение на стоке больше, то при некотором напряжении на стоке происходит перекрытие канала , насыщения, и при дальнейшем увеличении напряжения ток практически не растёт.

При напряжении на затворе = 0 и при напряжении на стоке = напряжению насыщения, ток стока называют начальным током стока.

Часть характеристики соответствующую току насыщения называют пологой частью.

3.3.3 Статические характеристики передачи

Представляют собой зависимость тока стока от напряжения на затворе.

Рис. 3.16. Статические характеристики передачи

Напряжение Uзи при котором ток стока достигает заданного низкого значения называется напряжением отсечки.

Основным статическим параметром полевого транзистора является крутизна, которая представляет собой отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при постоянном напряжении сток – исток.

Обозначается , Ucи=const.

4. Тиристоры

Тиристор – это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три и более р – n перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

4.1 Диодные тиристоры (динисторы)

С хематичное обозначение:

Рис. 4.1. Диодный тиристор

Диодный тиристор – это тиристор, который имеет два вывода, через которые проходит как основной ток, так и ток управления.

Принцип действия:

Рис. 4.2. Структура динистора

Структура динистора состоит из 4-х областей с чередующимся типом проводимости.

Рис. 4.3. ВАХ тиристора

0)

Соотв. т. О энергетической диаграммы

Рис. 4.4. Энергетическая диаграмма. Первая стадия

1) При подаче прямого напряжения. Дырки и электроны оседают в средней области «Р»

Рис. 4.5. Энергетическая диаграмма. Вторая стадия

2)

Рис. 4.6. Энергетическая диаграмма. Третья стадия

В р – переходе накапливается разность потенциалов, которая при достижении определённого значения включает динистор.

3)

Рис. 4.7. Энергетическая диаграмма. Заключительная стадия

При подаче тиристор прямого напряжения т.е положительного потенциала на аноде, крайние р – n переходы смещены в прямом направлении, поэтому их называют эмиттерными, средний переход шлензен в обратном направлении, поэтому его называют коллекторным соответственно. В таком приборе существует две эмиттерные области и две базовые области.

Большая часть прямого внешнего напряжения падает на коллекторном переходе, т.к он смещён в обратном направлении, поэтому первый участок ВАХ тиристора похож на обратную ветвь ВАХ выпрямительного диода. С увеличением анодного напряжения, увеличивается прямое напряжение и на эмиттерных переходах, электроны инжектированные из «n» эмит. в р – базу передвигаются к коллекторному переходу, втягиваются по полем и попадают в n – базу, дальнейшему продвижению электронов препятствует потенциальный барьер правого эмиттерного перехода, поэтому часть электронов, оказавшись в потенциальной n – яме, образуют избыточный отрицательный заряд, который понижая высоту потенциального барьера правого эмиттерного перехода вызывает увеличение инжекции дырок из р – эмиттера в n – базу. Инжектированные из р – эмиттера дырки подхватываются полем коллекторного перехода и переходят в р – базу. Дальнейшему их продвижению препятствует потенциальный барьер левого эмиттерного перехода, т.е в р – базе происходит накопление избыточного положительного заряда, что обуславливает увеличение инжекции электронов из n – эмиттера, таким образом в структуре тиристора существует положительная обратная связь по току, т.е увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой. Накопление зарядов в базовых областях равносильно дополнительной разности потенциалов на коллекторном переходе, которая стремится сместить этот переход в прямом направлении, т.е суммарное напряжение на коллекторном переходе будет уменьшаться, в результате высота потенциального барьера коллекторного перехода уменьшается до значения, соответствующего включению этого перехода в прямом направлении.

Таким образом при подаче прямого напряжения на тиристор он может находится в двух состояниях: открытом и закрытом.

Под точкой переключения понимают точку на ВАХ, в которой дифференциальное сопротивление равно нулю, а напряжение на тиристоре достигает max значения. Закрытое состояние соответствует участку 0 – 2 ВАХ. Открытое состояние соответствует участку 3 – 4. В открытом состоянии тиристор будет находится до тех пор, пока за счёт проходящего тока будет поддерживаться избыточный заряд в базах. Если ток уменьшить до некоторого значения, меньше удерживающего тока (Iуд), то в результате рекомбинации и рассасывания уменьшится количество носителей в базах, коллекторный переход сместиться в обратном направлении, тиристор закроется.

Таким образом (Iуд) это минимальный ток, который необходим для поддержания тиристора в открытом состоянии. Структуру тиристора можно представить в виде двух транзисторов:

Рис. 4.8. Структура тиристора

Постоянный ток коллектора этих транзисторов может выразить через эмиттерные токи.

Это токи через 1,2,3 р – n переходы

Коэффициенты передачи тока

обратный ток коллекторного перехода, общий для обоих транзисторов.

Для двухэлектродной структуры (динистор) из-за необходимости выполнения баланса токов токи через все переходы должны быть равны между собой:

ток через тиристор (анодный ток).

Тогда анодный ток через тиристор можно будет найти по:

Это выражение представляет уравнение ВАХ динистора в закрытом состоянии. Статические коэффициенты передачи тока увеличиваются с увеличением эмиттерного тока. При достижении суммарного статического коэффициента =1 анодный ток через тиристор устремляется в бесконечность т.е происходит включение динистора. Поэтому в процессе переключения ток через динистор должен быть ограничен сопротивлением нагрузки. При обратном напряжении на тиристоре т.е при отрицательном потенциале на аноде, эмиттерные переходы смещены в обратном направлении, коллекторные в прямом, в этом случая условий для переключения тиристора нет.