Лекция 10 Статические характеристики транзисторов
Входные статические характеристики с ОБ представляют собой зависимость
Iэ = f (Uбэ) Uкб = const Uкб = 0
Характеристика полупроводникового диода включенного в прямом направлении.
При увеличении коллекторного U происходит расширение коллекторного перехода и, соответственно, реальная ширина базы уменьшается, что и объясняет смещение влево входной статической характеристики с общей базой.
Входная статическая характеристика об
Iк = f (Uкб) Iэ = const
При появлении Iэ, Iк увеличивается на величину Iкр ≈ αIэ ≈ Iэ
Iкр можно рассматривать как искусственно созданный дополнительный ток не основных носителей коллекторного перехода.
Входные характеристики с оэ.
Iб = f (Uбэ)/Uкэ = const
Iк = f (Uбэ)/Uкэ = const
Характерные параметры транзистора можно найти, если представить транзистор виде активного линейного четырехполюсника. Наиболее широко используются гибридные h параметры. Выражения напряжений и токов через конечные приращения.
h11э = ▲Uбэ/▲Iб Uкэ = const (Ом)
h11э – входное сопротивление
h12э – коэфицент обратной связи
h12э = ▲Uбэ/Uкэ Iб = const (Ом)
Показывает, какая частота напряжения подается с выхода транзистора на его вход при разомкнутой входной цепи.
h12э = ▲Uбэ/▲Uкэ Iб = const
h21э = ▲Iк/▲Iб Uкэ = const
h22э = ▲Iк/▲Uкэ Iб = const
Частотные свойства транзистора
С увеличением частоты усилительные свойства транзистора ухудшаются. Это происходит по двум причинам:
Инерционность диффузионного процесса обуславливающего движение дырок через базу коллектора, это определяется зависимостью коэфицента передачи по току транзистора h21 c учетом схемы включения транзистора. Частотные свойства транзистора в схеме с ОЭ хуже, и предельная частота в схеме с ОЭ примерно в h21 раз ниже, чем в схеме с ОБ.
Ухудшение усилительных свойств транзистора с увеличением частоты, является емкость коллекторного перехода.
Ск ≈ Сзаряда
Лекция 11 Полевые транзисторы
Полевой транзистор – полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей зарядов протекающих через проводящий канал, и управляется электрическим полем.
Особенности полевого транзистора:
Высокий коэфицент по напряжению
Высокое входное сопротивление, а так же действие его обусловлено носителями заряда одной полярности.
Две разновидности полевых транзисторов:
Затвором в виде P – N перехода, с изолированным затвором
Полевой транзистор со структурой; метал - диэлектрик – полупроводник (МДП)
В зависимости от характера проводимости канала, полевые транзисторы подразделяются на транзисторы Р – типа и N – типа.
Условное графическое обозначение:
Транзистор с изолированным затвором, с каналом Р – типа (N - типа) объединенного типа.
С каналом Р – типа, обогащенного. N – типа, обогащенного.
Рассмотрим принцип работы полевого транзистора плоскостной конструкции с каналом N – типа, и схемой включения с общим истоком.
Схема включения полевого транзистора:
Лекция 12
Принцип действия полевого транзистора
Прибор состоит из пластин кремния, N – типа и представляет собой канал полевого транзистора. К концам подсоединены 2 металлических контакта. В противоположном конце введены акцепторные примеси, превращающие поверхностные слои в область проводника Р – типа, соединенные вместе и образующие единый электрод, называемый затвором. При этом образуются между каналом и затвором два Р – N перехода.
Изменяя напряжения на затворе Uзи, смещающие переходы в обратном направлении можно изменять сечение канала, за счет расширения или сужения объединенных слоев переходов, а следовательно, и величину протекания тока через переход.
Вольтамперная характеристика. Стоко - затворная, входная характеристика.
Ic = f (Uзи) Ucн = const
Описывается параболой:
Ic = Iсн [(Uзи/Uзо) - 1]²
При Uзи = 0 ток стока (Ic) = mах т.е. Ic = Icmax = Iсн (сечение канала максимально)
При увеличении обратного напряжения объединенные слои P – N переходов расширяются, уменьшается сечение канала, уменьшается величина протекающего тока через канал.
При достижении Uзи = Uзо ток стока уменьшается до нуля. Управление током стока почти безтоковое, т.к. на затвор подается обратное напряжение, и через него протекает только обратный ток перехода.
Стоковая характеристика полевого транзистора (выходная)
Ic = f (Uси) Uзи = const
Ic = f (Uзи) Uси = const
При напряжении Uзи = 0 и подаче на сток положительного напряжения, относительно истока, ток стока возрастет по нелинейному закону.
Когда напряжение на стоке достигает напряжения на уровне насыщения, происходит полное перекрытие объединенными слоями на стоке U истока, сечение остается первоначальным. При дальнейшем увеличении Uси ток стока слабо возрастает т.к. растет сопротивление канала.
При больших напряжениях на стоке происходит пробой структуры. Превышение напряжения Uсиmax для полевых транзисторов недопустимо.
Основные параметры полевого транзистора:
Крутизна характеристики управления
Si = dIc/dUзи Uси = const ≈ ▲Iс/▲Uзи Uси = const [mA/B]
Крутизна характеристики уравнения показывает усилительные свойства прибора.
Численные значения этого параметра: 0,1 ~ 10 (mA/B)
Внутреннее сопротивление
Rс = dUси/dIс Uзи = const ≈ ▲Uси/▲Iс Uзи = const
Имеет значения: 100кОм ~ 2кОм
Входное сопротивление
Rвх= dUзи/dIз Uси = const ≈ ▲Uзи/▲Iз Uси = const
Ток затвора (Iз) определяется обратным током через переход.
Имеет значения: 10 ~ 10 Ом
Входная емкость
Сзи – определяется частью барьерной емкости между затвором и истоком.
Сзс - определяется частью барьерной емкости между затвором и стоком.
Ссн - определяется частью барьерной емкости между стоком и истоком.
Предельная частота (fs)
fs – представляет верхнюю частоту диапазона на которой модуль крутизны характеристики управления уменьшается на 1/√2 раз.
Мощность (Рmax) допустимая мощность рассеивания.
Uсиmax, Iсmax, Uзиmax, Uзсmax – допустимые напряжения между электродами.