- •Лекция 1 Задачи курса
- •Элементы физики полупроводников
- •P-n переход, структура, работа.
- •Лекция 2 Статические характеристики диодов
- •Лекция 3 Динамические параметры p-n перехода
- •Полупроводниковые диоды.
- •Выпрямительные диоды.
- •Стабилитроны и стабисторы.
- •Светодиоды.
- •Фотодиоды.
- •Туннельные диоды.
- •Варикапы.
- •Лекция 4 Транзисторы.
- •Биполярные транзисторы.
- •Основные схемы включения транзистора.
- •Работа биполярного транзистора.
- •Лекция 5 Характеристики биполярных транзисторов.
- •Статические характеристики.
- •Модель биполярного транзистора Эберса - Молла.
- •Частотные свойства биполярных транзисторов.
- •Составные транзисторы.
- •Лекция 6 Униполярные (полевые) транзисторы.
- •Основные структуры полевых транзисторов.
- •Транзистор с изоляцией канала от затвора обратносмещенным p-n переходом.
- •Транзисторы структуры металл - диэлектрик - полупроводник (мдп).
- •Статические характеристики полевых транзисторов.
- •Лекция 7 Частотные свойства полевых транзисторов.
- •Некоторые особенности использования полевых транзисторов.
- •Тиристоры.
- •Лекция 8
- •2. Полупроводниковые устройства.
- •2.1. Усилительные устройства.
- •2.1.1. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с заземленным эмиттером.
- •Лекция 9
- •2.1.2. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с отрицательной обратной связью по току.
- •2.1. 3. Эмиттерный повторитель.
- •2.1.4. Дифференциальный усилитель.
- •2.2. Полупроводниковые источники стабильного тока.
- •Лекция 10
- •2.3. Обратная связь в усилителях сигналов.
- •2.3.1. Влияние обратной связи на свойства усилителя.
- •2.3.2. Разновидности обратной связи.
- •2 Рис. 74. Параллельная обратная связь..4. Частотные свойства усилителей.
- •Лекция 11
- •2.5. Операционный усилитель (оу).
- •2.5.1. Принципиальная схема, состав, функциональное назначение.
- •2.5.2. Основные параметры операционного усилителя.
- •2.5.3. Основные включения операционного усилителя.
- •Решающие элементы аналоговых вычислительных машин (авм).
- •Сумматор.
- •2.5.4.2.Интегратор.
- •Дифференциатор.
- •Решение дифференциальных уравнений.
- •Триггер Шмитта.
- •Лекция 12
- •3. Источники питания электронной аппаратуры.
- •3.1. Структурные схемы источников питания.
- •3.2. Выпрямители.
- •3.2.1. Однополупериодный выпрямитель.
- •3.2.2. Двухполупериодный выпрямитель.
- •3.2.3. Мостовой выпрямитель.
- •3.2.4. Выпрямители с умножением напряжения.
- •3.3. Фильтры.
- •Лекция 13
- •3.4. Стабилизаторы напряжения.
- •3.4.1. Компенсационные стабилизаторы.
- •3.4.2. Импульсный стабилизатор.
- •3.4.3. Источник питания с преобразованием частоты.
- •Лекция 14
- •4 Импульсная техника.
- •4.1 Импульсный сигнал, его характеристики.
- •4.2 Формирователи импульсных сигналов.
- •Лекция 15
- •4.3 Ключ на биполярном транзисторе.
- •Лекция 16
- •4.4 Процессы переключения ключа на биполярном транзисторе.
- •Лекция 17
- •4.5 Транзисторные ключи на полевых транзисторах.
- •4.6 Генератор импульсной последовательности (мультивибратор).
- •4.7 Триггер на биполярных транзисторах.
Статические характеристики полевых транзисторов.
Наиболее полно работу полевых транзисторов
на постоянном токе могут охарактеризовать
статические характеристики. К статическим
характеристикам полевых транзисторов
относятся: - переходная характеристика
— зависимость тока стока от напряжения
затвор-исток, и если еще учесть, что
такая зависимость может быть определена
для различных напряжений на стоке, то
получим семейство Iст = f(Uзи , Uси). Выходная
характеристика — зависимость тока
стока от напряжения сток-исток и
напряжения затвор-исток Iст = f(Uси, Uзи).
На рис.42 показана выходная характеристика
п
Рис. 42 Выходные
характеристики полевого транзистора.
На рис. 43 приведена переходная характеристика того же полевого транзистора, которая показывает зависимость тока стока от напряжения на затворе и напряжения на стоке относительно истока. На этом графике хорошо видно, при каком напряжении на затворе ток стока (канала) становится равен нулю. Это напряжение называют напряжением отсечки – Uотс.
Приведенные семейства характеристик получены при использовании пакета EWB 4.0. Среди параметров полевых транзисторов существенное значение имеет напряжение стока перекрытия определяемое выражением
,где Uз– напряжение на затворе, Uотс– напряжение отсечки, η – коэффициент влияния подложки, Uп– напряжение подложки.
Е
Рис.
44.
Схема замещения полевого транзистора.
Важным параметром полевого транзистора является крутизна переходной характеристики, которая определяется как производная тока стока от напряжения затвор-исток
Для выполнения расчетов схем, в которых используются полевые транзисторы необходимо иметь аналитические модели этих устройств. Аналитические модели могут быть получены в основном из схем замещения транзисторов, которые строятся исходя из физических процессов и требуемых режимов работы транзисторов. На рис. 44 приведена одна из распространенных схем замещения полевого транзистора. При построении схемы замещения приняты обозначения в соответствии физическими структурами и особенностями работы полевых транзисторов.
Обозначения:
rc,rз,rи,rпд– омические сопротивления областей стока, затвора, истока и подложки соответственно,
Сзс, Сзи, Ссп, Сип– распределенные емкости между электродами транзисторы,
VDзс,VDзи,VDсп,VDип– диоды отображающие влияниеp-nперехода затвор- канал иp-nперехода канал-подложка,
rк– внутреннее сопротивление канала,
Iкан– ток канала, функциональная зависимость которого характеризует активное действие транзистора.
Данная схема замещения достаточно универсальна, так как при моделировании транзисторов с изоляцией p-nпереходом используются все элементы схемы, а при моделировании транзисторов МОП структур диодыVDзсиVDзиследует исключить, так как у этих транзисторов канал изолирован от затвора слоем диэлектрика. Следует отметить, что приведенная схема отображаетn– канальные транзисторы, для отображенияp– канальных транзисторов необходимо изменить полярность включение диодов и источника тока.
Аналитическая модель, построенная на основе приведенной схемы замещения, представляет собой следующие выражения:
Первое из приведенных уравнений моделирует выходную характеристику при напряжениях стока не превышающих напряжение перекрытия каналаUси Uспер. Второе уравнение используется в пологой области вольтамперной характеристики, т.е. приUсиUспер. Параметры модели: кпт, η,Uспер, Uотсопределяются электрофизическими параметрами, конфигурацией и геометрией транзисторной структуры.