ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

3. Оцепадениеитьапряжениянаотключерытом.Измеритьтокколле	к-
тораирассчитатьпотребляемуюмощностьоткрытого	ключа.Дляизмерений
токадобавитьсхемуамперметрменьшитьчаствхимпульсовдныхту
так,чтобыуспеватьвизуальнопрово	дитьнаблюденияизмененийтока.
4. Измеритьтокколлепризакключеторарытомирассчитатьпотребляемую
мощность.Определитьсреднююпотребляемуюмощностькакполусумму
рассчитанныхвышемощностей.

										Т а б л и ц а 7
			Заднлабораторнуюниеработу
№вариа	нта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Частота,кГц		5	10	1	2	2,5	5	1	2	2,5	4
№вариа	нта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Частота,кГц		2	2,5	5	1	2	2,5	4	1	2	2,5

	3.15Контрольные.11вопросы.
1.	Режимыработытранзисторавтранзисторныхключах.
2.	Процес,проивтранзистореыходящиеп	рипереключенииключа.
3.	Закрытоеиоткрытоесостояние	ключа.

4.Примэлемсвязн.енитове

5.Применедополобранисвязи.етельной

6.ДиодыШоттки.

7.Способыповышениябыстродейанзиключей. ствияорных

8.Достоинстванасыщенноготранзистключа. рного

9.Применение резистивнойсвязимеждутранзисторнымикаскадами.

121

3.Лабораторная16. работа№8.
Исследотранзисторовеполевых
3.Основное16.отличиепол1. транзистороввыхотбип		олярных
Первоначальноеназваниеполевыхтранзисторов		- униполярныетра	н-
зисторы - былосвязанотем,ч акихтранзисторахисп снользуется			в-
ныенос ителитолькооднтипаэлектроны( гоилидырки).
3.Осно16.процессыв2. полныетранзисторахвых
Процессыинжекциидиффузиивта		кихтранзиспракоторахически	т-
сутствуют,вовсякомслуч	ае,ониграютеприн	ципиальнойроли.Осно	в-
нымспособомдвиженияносителейявлядрэлектрическомтсяйфполе.
3.Способы16управления.3. током
Длятогочтуправлятьбытоколумприпостроводяникеном
электрическомполе,нужноизменятьудельную		проводимостьлупрово	д-
никовогослояилиегопл.Напрщаиспдьктикеоспбальзуютсяиособа			с-
нованыэффектеиполяуправление( напряжзатв)П. ониемэтомуре
униполярныетранзистобычноназываютп рылевымитранзисторами.
3.Приповерхностны16.4.		еиобъемныеканалы
Провслой,покотордящийпротекает,назывмукан.Оаютлом			т-
сюдаещеодноназваниетаклассаоготранзисто		ров - канальныетранзист	о-
ры. Каналымогутбытьприповерхностнымиобъемными.

122

Приповерхностныека		налыпредставляютсобойли		обогащенные
слои,обусловленныеналичиемдонорныхпримесдиэл, еийктрикебо					н-
версионныеслои,образующиесяподдействиемвнешнегопол.
Объемнпредставляютканалысобучасткиойдно				родногополупр	о-
водника,отделенныеповерхнобедненнымслоести				м.
	3.Полевые16транзисто.5.		рыс	–nпереходом
Транзисторыобъемнымканаотлтеичаютсяом,чтообедненный
слой здаетсяпомощьюр		-nперехода.Поэтомуихчастон зываютпол			е-
вымитранзисто	рамис	–nпереходомилипростополевыетранзисторы.

ТранзисторытакоготивпервыеписаныШокли.

	3.Транзисторы16.6.n		-каналомир	-каналом
Существуют транзисторыn			-каналомир	-канал,онип нкмазаны
рис. 59.аи	59.бсоотв етственно,
где:
затвор – управляющийэлектрод;
исток – эле,откоттрначинорогод			аютдвижениеосновныесители
(впервомтипе	- электроны,вовтором		- дырки);
сток – электрод,прини		мающийосновные.сители

Рис. 59.Полевыеn

-канальные(a)ир

-канальб()траныезисторы

суправля ющимр -n - переходом

123

		3.Схемы16включения.7.
Поан алогиисбиполятранзистораминымиазличают				трисхемы
включенияполевыхтранзисторов:
• собщимзатворомОЗ();
• собщимистокомОИ();
• соб щимстокомОС().
3.Схема16для.исследован8. ВАХтранзисторая
Дляисследования		семействавыходныхВАХполевоготра		нзисторав
схемеобщистоксхемаспмо,льзуетприведеннаяс				. 60.Онас	о-
держитисточникнапряже		ниязатвор	-исток U зи ,исследуемыйтранзистор	VT ,
источникпитания	U cи ,вольт метрдляко		нтролянапряжениясток	-исток V 2	и
амперметр A1 дляизмерениястока			Ic .

Рис. 60.СхемадляисследовВАХполевоготраниязистора

суправля ющимр -n – переходом

ВыходнаяВАХснимаетсяпри

измененапряжения

	фиксированныхзначениях	U зи путем
U cи иизмерениястока	Ic .Напряжение	U cи ,при

124

котостокаром	Ic навыхарактеристикаодных	хпрекррост,назывщает	а-
етсянапряжениемнасыщения.Характеристика		Ic = f (U зи ),построе ннаяпри
напряжении U cи ,равномнапряжениюнасыщения,называетсяупра			вляющей
характе.Поупрхарактеристикеойавляющейопредел		яется	крутизна
S = dIc / dU зи ,которявляетсянаиболееважнойхарактеристикойполев			ого
транзисторакакусилительногоприбора.

3.МДП16.9. -транзисторы

Другойтипполевыхтранзисторов				- транзистприповерхностнымры
каналомиструкметаллурой			-диэлектрик-полупроводникМДП(			-
транзисторы)В.част		номслучае,еслидиэлектрикомявляетсяокиселдв(				у-
окремнияись),		спользуетсяназваниеМОП		-транзисторы.
МДП-транзисторыбываютдвухтипов:транзисторысовстроенным
индуцированнымканаламипо( следнем				лучаеканалнаводитсяподде		й-
ствиемнапря	жен,приякложенногоуправляющимэлектродам).
	3.16Режимы.работы10МДП.			-транзисторов
Транзисторысовстроеннымиканаламимогутработатькакрежиме
обедненияканалано		сителзар,такияврежимедамиобогащени			я.
Транзисторыинду			цированнымиканаламимож	ноиспользоватьтол		ь-
коврежимеобогащения.
	3.16Дополнительный.11выв. отодложки
Вотличиетранзисторовуправляющим				-n – переходом,металл		и-
ческийзатворМДП		-транизистороволиро		ванотполупроводн	икаслоемд	и-
электрика,приэтомприсутствуетдополнительныйвыводоткри						сталла,
называемподл,накоговыторжкойприборолнен.й

125

126

		3.16Принцип.действия12МДП.		-транзисторов
Управляющеенапряжподаемеждузантисяпводлром.П джкой
влияниемобраз		ующэлектричгосяполяуповполупроводнескогорхности				и-
касоздаетсяр		-каналзасчетот аэлкиванияекотповерхностироноввглубь
полупвт(ранзистореовоиндникауцированнымканалом)В.транзисторе
совстроеннымканаломпро			исходитрасшилисуженирее		еимеющегося
канала.Поддействиемуправляюще				гонапряженизменяетсяширинакан		а-
лаи,соответственно,сопротивлениетоктранзистора.
			3.16Порогов.13.	оенапряжение
Напряжениеназатв,прикоиндуцируетсяреторомканал,называется
пороговымнапряжени			ем.Приопр	еделенииэтогонапряжеобычзаданоия		-
етсяопределенныйстока,прикот ромтенциалзатворадостигаетп						о-
роговогонапряжения(0,2Вдлятранзисторов...1 n					-каналоми2Вс...р 4	-
каналом).
3.16Изоляция.рабочих14областей. МДП				-транзисторов отподложки
Помереудаленияотповерхнполупроводникастинцентрацияинд						у-
цированныхдырокуменьшается.Нарасстоян,приблравномипзительно						о-
ловинетол	щиныканала,электропроводностьстановитсясобственнойбе(					с-
примесной)Далее. располагаетсяучасто				к,обедненныйосновныминосител		я-
мизаряда,вкоторомсуще			ствуетобластьположзаряженительоновныхо
донорнпримеси.Наличиеобедй			ненногоучасткатакжеобусловленоотта			л-
киваосноиемвныхсителейзарядаотповерхностивглубь
полупроводника.

Такимобра		зом,исток, анал,предстсобойавляющиебочие
областиМДП		-тран,изолировистора			аныотподложкир	-nпереходом.
	3.16Управление.15МДП.				-транзистчерезподложкуром
Очев,чтоширидно			нар	-n - переходаиширинаканизменяетсялапри
подаченаподл		ожкудополни	тельногонапряжения,..токомист жнока
управнетолькопутемизмененияятьнапряжениязатворе,носчет
изменениянапряженияподлож					ке.ВэтомслучаеуправлениеМДП		-
транзистополевомуанал гичноранзисторууправляющим							-n - пере-
ходом.
		3.16Реж.обеднения16.обогащениямы
Втранзистсовстроеннымканаломтокрахцепистокабудетпрот							е-
катьипринулевомнапряжениизатво.Дляегоренеобходкращения							и-
мокзатворуприло		житьположительнапряжениепри(структуреое					кана-
ломр -типа),равноеилибольшеенапряженотсечк.Приэтомдыркиизя
инверсногослоябудутпрактиче				скиполностьювытесненывглубьполупр			о-
водникаканалисчезнет.Приприложе					нииотрицательногонапряженияк		а-
налрасш	иряется,итоксноваувеличивается.					Такимобразом,МДП	-
транзистовстроеннымисо каналамиботаютрежкакобеднениямах,
такиобогащ		ения.
		3.16Преимущества.17МДП.			-транзисторов
ВажнымпреиМДПуществом					-транзипосравнениюбиптороля		р-
нымияв	ляетсямалоепаднапрние				яженанихя	прикоммутациималых
сигналов.Так,ес		ливбиполятранзисторахв ежименыхнасыщениянапр					я-
жениеко	ллектор-эмиттерпринможбытьципиальноенесколькихньше

127

десятыхдолейвольт,тодляМДП			-транзпрималыхтокахсторстокаэт в
напряжениеаботе		ранзисторавначальнойобластивыходнойВАХм		о-
жетбытьсведенокничтожномалойвеличине.
	3.16Разновидности.18МДП.		-транзисторов
Нарис . 61.апопоказаныарноМДП			-транзисторысовстроеннымn	-
каналомиp	-каналом.КаждыйтипМДП		-транзисторапредставлен	двух а-
риантах:сотдельнымвывподиобщимложкиомвывподииложкиом				с-
тока.
Аналогичныйв меютдобозначенияМДП			-транзисторов	н-
дуцированнымканаломрис(.		61.б).

Рис. 61.МДП -транзисторысовстроенным()индуцированнымб()канал				ами(1 - затвор,	2 – исток,
	3 - сток, 4	- подложка, +/	– - полярностьнапряж	ения)
3.16Исследования.19характеристик. МДП			-транзисторов
ДляисследованияхарактеристикМДП			-транзисторовиспользуется
схема,приведеннаярис		. 62.Сеепомолучаютсемействощью		ыходных
характеристикМДП	-транзисторов Uси = f ( Ic ) приф ксированныхзначен				иях
напряженияназатворе	U зи	иподложке	U пи .
Располагаятакимихарактеристиками, ожнопределить:
• крутизнутранзпруправлениисторасо			сторонызатвора	S = dIc / dUзи ;
• крутпруправлениизнусостороныподложки			Sп = dIc / dUпи ;
• статичекоэффициентйусиления			М = dUпи / dUзи ;

128

• выходноедифференцсопротивлениеаль ое	Rd = dUcи / dIc идругиепар	а-
метры.

	Рис. 62.СхемадляисследованияхарактеристикМДП		-транзисторов
		3.16Зад.нлабораторную20ние. работу
1. СобратьсхемудляисследованияВАХтранзистора			VT1 (изтаблицыз	а-
даний),всоответствиирис		. 60.Посемействотроиизпятивыхоь	дных а-
рактеристикпо	левоготранзпрфистоксированныхзначенияхнапряж			е-
нийназатворе(	U зи ),выбранныхиздиапазонаотдо0В5.Для		-канальных
транизисторовмениполяристочниковьапряженияость.Повыходным
характеристикампо		строитьуправляющуюхарактеристикупринапряжении
сток-исток(	U си )равномнапряжениюнасыщен.Рассчитатькрутизнутрая			н-
зистора.
2. Собрать схему,всоотвествиирис.			62,дляисследованияМДП	-
транзистора VT 2		(изтаблиц ызада)синдуцирийканалом.П стрванным		о-
итьсемействоизпятивыхарактеодныхтранзпрфистксирикоа				о-
ванныхзначенапряженийподложкеиях(			U пи ),выбранныхиздиап	азона
отдо0В5.Повыхарактеристоднымопределпор икамть			оговоенапряж	е-
ние.

3.Сост. авитьчет

129

Т а б л и ц а 8

Задание налабораработуторную

№8

№

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

варианта

Транзистор

2N4856

2N4857

2N4858

2N4859

2N4860

2N4861

2N5452

2N5454

2N5433

2N5432

VT1

Транзистор

BST100

BST110

BST120

BST122

IRF5210

IRF5305

IRF7404

IRF9530

IRFI5210

IRFI5305

VT2

№

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

варианта

Транзистор

2N2608

2N2609

2N4381

2N5018

2N5019

2N5020

2N5021

2N5114

2N5115

2N5116

VT1

Транзистор

IRF230N

IRF540N

BS170

IRF1310

IRF250

IRF510

IRF540

IRF520

IRF830

IRF840

VT2

3.16Контрольные.21вопросы.

1.	Основныеотличияполевыхтранзотбиполярныхсторов			.
2.	Преимуществаполевыхтранзисторов.
3.	Устройствополевоготранзистора		-nпереходом.
4.	Оснопроцессывполныетранзисторахвых.
5.	Способыупратоквленияотранзлевыхм		исторах.
6.	Отличиеполевыхканальныхтранзисторов.
7.	УстройствоМДП		-транзисторов.
8.	ОтличиеМДП	- иМОП -транзисторов.
9.	ОтличпрМДПительныезнаки		-транзисторовиндуцированнымвстр	о-
еннымканалом.
10.РежимыработыМДП			-транзисторов.
11.ПринципдействияМДП			-транзисторов.
12.РольподложкивМДП			-транзисторах.
13.Пороговоенапряжениеотсечк. ние
14.Схемывключполтранзисторовениявых.
15.ИзоляциярабочихобластейМДП			-транзистотподл. оровжки
16.УправлениеМДП			-транзисторомчерезподложку.
17.РазновидностиМДП			-транзисторов.

130