6 Полевые транзисторы

Полевые транзисторы – FET (Field Effect Transistors). Принцип действия полевых транзисторов заключается в управлении проводимостью полупроводникового канала с помощью электрического поля, создаваемого потенциалом на затворе. Ток канала обусловлен дрейфом основных зарядов (электронов в n-канале или дырок в р-канале), поэтому полевые транзисторы называют униполярными.

Два типа полевых транзисторов выделяются по способу изоляции затвора

Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом (Шокли В. -1952 г.).

МДП транзисторы - структура металл –диэлектрик- полупроводник (Хофштейн С, Хейман Ф, -1963 г.)

6.1 Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Конструкция. Принцип действия, вах.

W_k= -2Δln Δln =f(U_зи)

Чем больше обратное напряжение на управляющем p-n переходе, тем область p-n перехода шире, тем уже ширина канала.

Напряжение, при котором пространственные заряды (области p-n перехода) смыкаются, называется напряжением отсечки.

Проблема создания мощных ПТ с p-n переходом заключается в том, что для эффективного примен. p-n переход распространяться в канал, а не в область затвора. И для этого N_аз>>N_дк

При малых напряжениях на стоке структура канала определяется в основном напряжением на затворе- это оммический режим

с

U_зи = 0 В з R₀

l_n и

W_k

U _зи = -1 В R₁>R₀

U_зи = -2 В R₂>R₁

U_зи = -3 В R₃→ ∞

U_зи = -3 В = U_{зи отс}

I_и≡I_c

Аналогично влиянию напряжения на затворе, на проводимость канала влияет так же напряжение на стоке.

U _зи =0 U_си=0 R₀

U_си=1 В R₁>R₀

U _си=2 В R₂>R₁

U_си=3 В R₃>> R₂

Резко увеличив дифференциальное сопротивление канала, рост тока стока

U_{си пер} =U_{зи отс}

_{0 1 2 3}

U _зи = 0 В ⁴

U_зи =-1В U_си = 0;+1;+2;+3;+4 B

U_зи =-2 В

U_зи = 0

_c

I_{c нач}

I_c = f (U_зи) _{Uси = const}

U_си = const

p-канал

I_{c нач}

С

З

И

n-канал p- канал

U_зи > 0; +0,1; +0,2 В

Основной параметр полевых транзисторов - крутизна

S =dI_c/dU_зи

^U_си ^=const

S=(5-15)мА/В – ПТ малой мощности S= (0,1-2) А/В – ПТ большой мощности

I_c

S_max

∆I_c

∆U_зи U_зи

I_c

S_max

∆I_c

S=∆I_c/∆U_зи

Динисторы. Конструкция. Принцип действия, ВАХ. Предельные параметры.

4-слойный прибор имеет 3 p-n перехода: крайние- эммитерные (анодные и катодные),центральный -коллекторный.

Внешнее положительное напряжение анода почти целиком прикладывается к коллекторному переходу: 10 В= 0,1 В +9,8 В+ 0, 1 В

Через центральный переход протекают малые токи эммитера. ……………заряды тормозятся внутренними потенциальными барьерами противополжно эммитерным переходам (электроны из области n₂ скапливаются в об-ти n₁, дырки из p₁ скапливаются в p₂).По мере увеличения напряжения кол-во накопленных зарядов в слоях p₂ и n₁ достигает такой велечины, что обратное напряжение на коллекторном переходе уменьшается за счет вторичного поля подвижных зарядов и развивается лавинообразный процесс включения. Уменьшение напряжения на коллекторном переходе приводит к росту прямых токов на эммитерном переходе.

Увеличение транзитных токов приводит к увеличению концентрации в р₁ и р₂ и уменьшению обратного напряжения на коллекторном переходе.

100=0,2+ 99,6+0,2

10=0,5+9+0,5

2=0,7+0,6+0,7

После резко лавинообразного уменьшения напряжения на коллекторном переходе динистор переходит во 2-е, включенное состояние. Центральный переход ……………….. за счет высоких концентраций транзитных зарядов.

При уменьшении тока анода ниже тока удержания концентрации транзитных зарядов становятся недостаточными отпирания коллекторного перехода, развивается противоположный лавинообразный процесс включения.

Двухтранзисторная модель динистора.

Ч тобы исключить самопроизвольное включение при низких напряжениях анода , уменьшают коэффициенты передачи, эквивалентные p-n-p или n-p-n транзистора(α₁ и α₂).Для этого одну из баз делают…………….

Предельно-допустимые параметры

I_amax – максимально –допустимый постоянный ток анода

U_прмах –прямое напряжение соответствующее I_amax

3) I_уд – минимальный прямой ток во включенном состоянии

4) U_отп – минимальное напряжение отпирания

5) I₀ – ток в выключенном состоянии при заданном напряжении U_отп

6) U_обр - максимально допустимое обратное напряжение

7) I_обр – максимальный обратный ток при заданном U_отп

Эффект

Динисторы, как и все тринисторы подвержены негативному влиянию этого эффекта. При резком напряжении на аноде динистор переходит во включенное состояние при напряжениях значительно больших, чем гарантированное U_отп .Причина включения- быстрое неконтролируемое накопление отпирающего коллекторный переход зарядов за счет паразитных емкостных токов перехода.

U_a U_a

I_c

t

Управляемые тиристоры

Триодные тиристоры за счет третьего управляющего электрода позволяют изменить напряжение отпирания

U_a

Для включения достаточно малых токов

Запереть тиристор значительно сложнее чем включить, фактически в цепи должен течь запирающий ток , соизмеряемый с током анода

С имисторы - симметричные тиристоры. Условно можно считать, как два встречных параллельно включенных тиристора.

Достоинство: работа в цепях переменного тока ; 2 тиристора в симисторе равноправны ежду собой.