Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Полевые транзисторы




 

1.7.1 Полевой транзистор с р-n переходом

 

Полевой транзистор имеет два существенных отличия от биполярного, которые и определяют его основные свойства. Во-первых, в полевом транзисторе один основной носитель заряда, это либо дырка, либо электрон. Во-вторых, и это главное отличие, р-n переход расположен вдоль движения основного носителя заряда. На рис.1.67 показана схематически конструкция полевого транзистора, где носителем заряда является электрон. Область полупроводника, где движутся электроны, называют каналом. В данном случае это будет полевой транзистор с каналом n-типа. Транзистор имеет три вывода, с помощью которых он подключается к внешней цепи. Основной ток протекает по n-каналу от истока к стоку. Затвор служит для управления величиной тока. При отсутствии приложенных напряжений избыточные электроны достаточно равномерно распределены в канале. Чтобы обеспечить движение электронов в канале, создают разность потенциалов между истоком и стоком, с помощью стоковой эдс (). А для управления этим потоком электронов, создают разность потенциалов между истоком и затвором с помощью э.д.с. затвора (). Эта эдс создает электрическое поле в канале, вектор поля направлен так, что чем больше величина эдс, тем сильнее «отжимаются» электроны от затвора (рис.1.68) Другими словами, чем больше отрицательное напряжение , тем меньше эффективное сечение канала, тем больше сопротивление протеканию тока между истоком и стоком. Обратите внимание на полярность эдс.

сток
исток
затвор

Рис.1.67 n-канальный транзистор Рис.1.68 Рабочее состояние транзистора
   
Рис.1.69 Схемное изображение транзистора n-типа Рис.1.70 Проходная характеристика транзистора n-типа Рис.1.71 Стоковая характеристика транзистора n-типа

Обозначение транзистора с n-каналом в схемах показано на рис1.69.

 

 

В отличии от биполярного транзистора у полевого транзистора нет понятия входной характеристики. Это связано с тем, что ток затвора практически равен нулю. Вместо входной характеристики вводят проходную характеристику-зависимость тока стока () от входного напряжения затвор-исток () (рис.1.70). При напряжении , получившем название напряжения отсечки (т.А), ток стока практически равен нулю (канал пережат, режим отсечки). При напряжении , ток стока определяется только внешними условиями (канал полностью открыт). Следует заметить, что проходная характеристика показывает максимально возможное значение тока стока при заданном значении напряжения затвор-исток. Фактическое значение тока стока определяется по выходной характеристике транзистора (рис.1.71). Выходная характеристика многозначна (при одном и том же значении напряжения сток-исток), ток стока зависит от параметра . Особенность выходной характеристики состоит в том, что левее пунктирной линии ток стока линейно зависит от напряжения сток-исток. Так,например если напряжение , то на участке от 0 до т.1, транзистор представляет собой линейный резистор величиной , а на участке от 0 до т.2 линейный резистор величиной . Если транзистор работает в этой области, то говорят что наблюдается линейный режим. При дальнейшем увеличении напряжения сток-исток () наступает режим насыщения, при котором ток стока практически не зависит от и меняется только при изменении напряжения затвор-исток ().

Как и биполярный транзистор, полевой транзистор можно включить тремя разными способами (таб.1.5):

 

Таб.1.5

Схема с общим затвором Схема с общим истоком Схема с общим стоком

 

Читатель! Прежде чем двигаться дальше, проверьте себя. На рис.1.72 показана схема усилителя на полевом транзисторе в режиме покоя. На рис.1.73,1.74 характеристики полевого транзистора. Готовы ли Вы ответить на следующие вопросы:

 

Параметры схемы
EС=3 В
R1=20 кОм
RС=4,33 кОм
RИ=0,67 кОм
V1=2,1 В
 
Рис.1.72 Усилитель на полевом транзисторе в режиме покоя

 

Рис.1.72 Проходная характеристика транзистора 2N3686 Рис.1.73 Стоковая характеристика транзистора 2N3686
Вопрос
  Назовите тип транзистора
  Чему равно напряжение отсечки
  Чему равен ток отсечки
  Чему равно сопротивление транзистора в т.1
  Чему равна проводимость транзистора в т.2
  Чему равен ток затвора
  Чему равен ток стока
  Чему равно напряжение
  Чему равно напряжение

 

На отмеченные вопросы, ответы приведены ниже.

№ вопроса Ответ № вопроса Ответ
  -0,8 В    
  0,68 mA   0,207 mA
  2500 Ом   -400 mB
  9*10-4 Сим   1,96 В

 

1.7.2 МОП- транзисторы. Конструкция и характеристики

Рассмотренный выше полевой транзистор с р-n переходом, в настоящее время во многих случаях вытеснен полевым транзистором, получившим название МОП-транзистора. Название вытекает из конструкции транзистора, показанной на рис.1.74.

Рис.1.74 Конструкция МОП-транзистора

Буква М в названии говорит о том, что затвор (вывод 1) это металлическая пластинка. О - окисел (изолирующий слой, отделяющий металлический электрод от подложки). П -полупроводник (подложка, которая представляет собой кремниевый брусок р -типа). В подложке сформированы две области n -типа, одна из которых (вывод 3) - сток, другая (вывод 2) - исток. Схема включения данного транзистора в электрическую цепь показана на рис.1.75:

Рис.1.75 Моп-транзистор с индуцированным каналом

Если величина эдс, подключенной к затвору, будет равна нулю (), то стоковая эдс на стыке сток-подложка создает электрическое поле, которое совпадает с собственным полем р-n перехода и тем самым увеличивает потенциальный барьер. Как следствие, ток стока равен практически нулю. Если эдс , то электрическое поле, созданное данной эдс, при данной полярности, начнет отталкивать дырки в подложке и как результат, в подложке образуется проводящий канал n -типа (рис.1.75):

Меняя величину эдс , можно менять сечение проводящего индуцированного канала и тем самым управлять током стока.

Другой тип МОП-транзисторов – это транзистор с встроенным каналом. Изменение конструкции приводит к изменению вида проходной характеристики. В таб.1.3 показаны виды полевых транзисторов, их обозначение на схемах, а также характерный вид проходных и стоковых характеристик.

Таблица 1.3.

Тип транзистора Обозначение Проходная характеристика
Транзистор с р-n переходом с каналом n -типа
  Транзистор с р-n переходом с каналом р -типа
  МОП-транзистор с встроенным n -каналом
МОП-транзистор с встроенным р -каналом
МОП-транзистор с индуцированным n -каналом
МОП-транзистор с индуцированным р -каналом

В отличие от транзисторов с р-n переходом, МОП-транзисторы, могут работать с разными по знаку напряжениями затвор-исток.

Стоковые характеристики всех полевых транзисторов имеют одинаковый характер, отличие только в знаках напряжений сток-исток и затвор- исток, в зависимости от типа канала (рис.1.76).

С n -каналом С р -каналом
Рис.1.76. Стоковые характеристики полевых транзисторов

Следует запомнить, что входное сопротивление у полевых транзисторов значительно больше по сравнению с биполярными транзисторами.

Читатель! Прежде чем двигаться дальше, проверьте себя. Готовы ли Вы ответить на следующие вопросы:

Вопрос
  Сколько типов полевых транзисторов Вы знаете?
  Нарисуйте проходные характеристики МОП-транзисторов
  Нарисуйте схему усилителя постоянного тока в режиме покоя с МОП-транзистором со встроенным n-каналом
  Нарисуйте схему усилителя постоянного тока в режиме покоя с МОП-транзистором с индуцированным n- каналом
  Нарисуйте схему усилителя постоянного тока в режиме покоя с МОП-транзистором со встроенным р-каналом
  Нарисуйте схему усилителя постоянного тока в режиме покоя с МОП-транзистором с индуцированным р- каналом

 

 

На отмеченные вопросы, ответы приведены ниже.

№ вопроса Ответ № вопроса Ответ
   

Уважаемый читатель! На этом мы заканчиваем рассмотрение резистивных элементов, используемых в электротехнике и электронике. Запомните:

1. Поведение этих элементов в схеме, в целом определяется вольтамперной характеристикой. А поэтому следует твердо помнить характеристики для всех видов резистивных элементов.

2. Значения токов и напряжений на этих элементах устанавливаются практически мгновенно. Подключил элемент к источнику и тот же момент скачком меняются ток и напряжение на элементе.

3. Закон Ома это исключительно могучий инструмент анализа электрических схем. Но им надо пользоваться умело. Теоретически он справедлив только для линейного резистора. На практике, в статических режимах, можно его использовать, отдавая себе отчет в том, что связь между током и напряжением определяется видом вольтамперной характеристики.

4. Широко пользуйтесь законами Кирхгофа. Особое значение имеет 2-ой закон, так как он позволяет связать между собой разные элементы, входящие в один контур. Анализ уравнения для контура позволяет многое понять, что происходит в схеме.

5. Есть и другие резистивные элементы, которые не были рассмотрены в данной главе по разным причинам. Среди них важное значение имеет тиристор, широко используемый в силовой электронике.

6. Все, что мы рассмотрели в данной главе будет широко использоваться в дальнейшем.

 

 

Оглавление

  Введение  
  Глава 1. Основные резистивные элементы электротехники и электроники.Электрические цепи с резистивными элементами.  
  1.1 Резистор с линейной вольтамперной характеристикой    
  1.2 Использование понятия резистор для анализа простыхэлектрических цепей  
  1.3 Анализ простых резистивных цепей с использованием законов Кирхгофа.    
  1.4 Анализ простых резистивных цепей с использованием понятия входного сопротивления.    
  1.5 Нелинейные резистивные элементы.      
  1.6 Нелинейные трехполюсные резистивные элементы.  
  1.6.1 Биполярный транзистор (основные понятия)  
  1.7 Полевые транзисторы    
  1.7.1 Полевой транзистор с р-n переходом  
  1.7.2 МОП- транзисторы. Конструкция и характеристики    

 

Список использованных источников   1 .Зевеке Г.В. Основы теории цепей / Г.В. Зевеке,П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. 5-е изд., перераб.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-528с. 2. Джонс М.Х. Электроника-практический курс/ М.Х. Джонс.- М.:ПОСТМАРКЕТ, 1999.-528 с. 3. Довгун В.П. Электротехника и Электроника: учеб.пособие / В.П. Довгун.-Красноярск:ИПЦ КГТУ, 2006.-252 с. 4. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение/ В.И. Карлащук.-3-е изд., дополненное и переработанное.-М.:СОЛОН-Пресс,2003.-736 с. 5. Криштафович А.К. Промышленная электроника: учебник для техникумов.2-изд., переработанное и дополненное.-М.: «ВЫСШАЯ ШКОЛА»,1984.-351 c. 6. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.1-М.: Мир, 1986.-598с 7 .Прянишников В.А. Электроника, полный курс лекции. - С-Пб.: Корона
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

 

 

принт, 2004.-416с.,ил.

 

 

.

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-28; Просмотров: 652; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.055 сек.