ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Полевые транзисторыПолевым транзистором называют полупроводниковый электропреобразовательный прибор, ток которого управляется электрическим полем и который предназначен для усиления электрической мощности. В полевых, или униполярных транзисторах в отличие от биполярных ток определяется движением только основных носителей заряда одного типа – электронов или дырок. Носители заряда перемещаются по каналу от электрода, называемого истоком (И) к электроду, называемому стоком (С). С помощью третьего электрода – затвора (З) создается поперечное направлению движения носителей заряда управляющее электрическое поле, позволяющее регулировать электрическую проводимость канала, а следовательно, и ток в канале. Полевые транзисторы изготавливают из кремния и в зависимости от электропроводимости исходного материала подразделяют на транзисторы с p-каналом и n-каналом. По типу управления током канала полевые транзисторы подразделяются на два вида: с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором. На рис. 1.15 приведены графические обозначения этих полевых транзисторов.
Структура и схема включения полевого транзистора с n-каналом и управляющим p-n-переходом показаны на рис. 1.16.
В транзисторе с n-каналом основными носителями заряда в канале являются электроны, которые движутся вдоль канала 1 шириной Δ от истока с низким потенциалом к стоку с более высоким потенциалом, образуя ток стока IС. Между затвором и истоком приложено обратное напряжение, запирающее p-n-переход 2, образованный n-областью канала и p-областью затвора. Таким затвором, в полевом транзисторе с n-каналом полярности приложенных напряжений следующие: UСИ>0, UЗИ≤0. В транзисторе с p-каналом основными носителями заряда являются дырки, которые движутся в направлении снижения потенциала, поэтому полярности приложенных напряжений должны быть иными: UСИ<0, UЗИ≥0. При изменении электрического потенциала на затворе меняется ширина p-n переходов 2, что приводит к изменению ширины Δ канала 1. Последнее меняет количество электронов (дырок), движущихся через сечение канала, и соответственно – ток стока IС. ВАХ полевого транзистора приведены на рис. 1.17. Здесь зависимости тока стока IС от напряжения UСИ при постоянном напряжении на затворе UЗИ определяют выходные, или стоковые, характеристики полевого транзистора (см. рис. 1.17,а). На начальном участке характеристик, UСИ+|UЗИ|<UЗАП ток IС возрастает с увеличением UСИ. При повышении напряжения сток-исток до UСИ=UЗАП-|UЗИ| происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока IС прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение UЗИ между затвором и истоком приводит к меньшим значениям напряжения UСИ и тока IС, при которых происходит перекрытие канала. Область насыщения справа от пунктирной линии является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения UСИ приводит к пробою p-n-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя. По выходным характеристикам может быть построена передаточная характеристика IС=f(UЗИ) (рис.1.17,б). На участке насыщения она практически не зависит от напряжения UСИ. Входная характеристика полевого транзистора – зависимость тока утечки затвора IЗ от напряжения затвор – исток – обычно не используется, так как при UЗИ≤0 p-n-переход между затвором и каналом закрыт и ток затвора очень мал (IЗ=10-8÷10-9 А), поэтому во многих случаях им можно пренебречь.
В настоящее время широкое распространение получили полевые транзисторы, в которых металлический затвор изолирован от полупроводника слоем диэлектрика. Такие транзисторы называют МДП-транзисторами (металл – диэлектрик – полупроводник) или МОП-транзисторами (металл – оксид – полупроводник). В последнем случае под оксидом понимают оксид кремния, который является высококачественным диэлектриком. Их входное сопротивление достигает 1015 Ом, т.е. ток затвора на несколько порядков ниже тока полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом. ВАХ полевых транзисторов с изолированным затвором в основном аналогичны характеристикам полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом. Основными параметрами полевых транзисторов являются крутизна характеристики передачи и дифференциальное (внутренние) сопротивление стока (канала) на участке насыщения В качестве предельно допустимых параметров нормируются: максимально допустимые напряжения UСИмакс и UЗИмакс; максимально допустимая мощность стока PСмакс; максимально допустимый ток стока IСмакс. Значения параметров полевых транзисторов приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3. Значения параметров полевых транзисторов
Межэлектродные емкости полевых транзисторов между затвором и стоком CЗС, а также затвором и истоки CЗИ, обычно не превышают 1÷20пФ. Основными преимуществами полевых транзисторов являются: 1) высокое входное сопротивление; 2) малый уровень собственных шумов в измерительных схемах; 3) высокая плотность распространения элементов при изготовлении интегральных схем К недостаткам полевых транзисторов следует отнести сравнительно большие межэлектродные емкости.
Тиристоры. Тиристоры – это полупроводниковые приборы с тремя или более p-n-переходами, которые имеют два устойчивых состояния и применяются как мощные электродные ключи. Тиристоры имеют два вывода от крайних чередующихся p- и n- областей и управляющий электрод (рис. 1.18,а). Вывод, соединенный с крайней p-областью, называется анодом (А), а с крайней n-областью катодом (К). Внешнее напряжение U является прямым по отношению к p-n-переходам П1 и П3 и обратным для перехода П2, поэтому переходы П1 и П3 открыты (подобно открытым диодам), а переход П2 заперт. В результате напряжение U почти целиком приложено к П2 и через тиристор протекает небольшой ток, являющийся обратным током I0 p-n-перехода. С увеличением напряжения U ток через тиристор несколько возрастает (Участок ОВ характеристики 1.18 в), а при достижении напряжением значения UВКЛ p-n-переход П2 пробивается (электрический пробой) и ток лавинообразно увеличивается (участок BCD рис. 1.18 в) и ограничивается только сопротивлением нагрузки. Изменяя величину тока управляющего электрода IУ меняю величину напряжения включения UВКЛ тиристора.
Тиристоры нашли свое применение в силовой электронике и электротехнике – там, где требуется формирование мощных питающих напряжений постоянного или переменного тока, питающих напряжений с регулируемой частотой, специальной формы. В частности, на основе тиристоров разрабатываются устройства регулирования частотой вращения электродвигателей, в том числе в приводах станков. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|