Главная Движение носителей электрических зарядов



вых сторонах пластины и на областях формируют омические контакты. Контакты областей 3 соединены между собой и образуют общий контакт. От всех трех контактов имеются выводы. Часть объема пластины полупроводника, расположенная между р-и-перехо-дами, является активной частью транзистора - канал транзистора. Контакт, через который носители заряда входят в канал, называют истоком (И); контакт, через который носители заряда вытекают, называют стоком (Q; общий электрод от контактов областей (3) - затвором. В дальнейшем будем рассматривать транзистор на основе пластины полупроводника п-типа (рис. 17.13, я) с областями на гранях р-типа.

На оба р-п-перехода подается обратное напряжение смещения 1/зи (минус на затворе по отношению к истоку). Если бы канал был р-типа, а области на гранях п-типа, то полярность была бы обратной. При изменении 1/зи изменяются ширина р-п-перехода, а следовательно, и сечение канала и его электрическое сопротивление. Таким образом, Uh управляет сопротивлением канала.

Если между истоком и стоком включить источник напряжения [/си так, чтобы потенциал стока был положительным относительно истока, то через канал начнется дрейф основных для канала носителей заряда (электронов) от истока к стоку, т. е. через канал будет проходгггь ток Iq (направление тока от стока к истоку). Включение источника [/си влияет и на ширину р-п-переходов, так как напряжение на р-п-переходе оказывается разным около стока и истока. Потенц14ал канала меняется по его длине: потенциал истока равен нулю, повышаясь в сторону стока, потенциал стока равен [/си- Напряжение смещения на р-п-переходе вблизи истока равно [/зи , вблизи стока [/зи I + [/си> т. е. ширина р-п-перехода больше со стороны стока, а сечение канала и, следовательно, сопротивление его наименьшие вблизи стока (пунктирная линия на рис. 17.13, я).

Таким образом, током через канал можно управлять путем изменения напряжений [/зи (изменяет сечение канала) и [/си (изменяет ток и сечение по длине канала).

Рассмотрим, какие критические значения могут принимать напряжения, при которых изменяется режим работы транзистора.

Обратное напряжение смещения [/зи, при котором наступает режим отсечки и транзистор оказывается запертым (ток через него не протекает, 7с = 0), называют напряжением отсечки L/зиотс- При этом значении напряжения р-п-переходы смыкаются и поперечное сечение канала становится равным нулю.

Напряжение на стоке, при котором суммарное напряжение I зи I + [синас становится равным напряжению отсечки t/зиоти называют напряжением насыщения [/синас- Отсюда

1/сИ„ас = 1/зИохс-1/зи. (17-34)

Режим, когда Uch сишс. называют ремсимом насыщения. В этом режиме почти прекращается рост тока Iq, несмотря на увеличение напряжения [/си- Это объясняется тем, что одновременно увеличивается обратное напряжение на затворе [/зи (17.34), вследствие чего канал



"си -Q

и?

Рис. 17.14

И С

0 Q-

сужается, что уменьшает ток Iq- И в результате ток Iq почти не изменяется.

Сравнивая оба режима, можно заключить, что в режиме отсечки сопротивление канала стремится к бесконечности и при JRk = 00 ток Iq = о, а в режиме насыщения дифференциальное сопротивление Rkwa = dUcn/dlc х), а ток Iq с ростом С/си остается без изменения.

На рис. 17.13,6,6 показано обозначение транзисторов с управляющим р-и-переходом с каналом и- и р-типа соответственно. Полевые транзисторы, как и биполярные, имеют три схемы включения (рис. 17.14): с общим истоком (ОИ) (й), общим стоком (OQ (6) и с общим затвором (ОЗ) с каналом и-типа (в). Основной схемой включения является схема с ОИ (см. рис. 17.13, й).

Основными статическими характеристиками транзистора с управляющим р-и-переходом являются выходные (стоковые) и характеристики прямой передачи (стокозатворные). Стоковые характеристики - это зависимости 1с = f (С/си) при С/зи = const (рис 17.15). С повышением С/си ток 1с увеличивается почти прямолинейно и при достижении Сси = С/синас (точки к) рост 1с прекращается. Насыщение наступает при тем меньших значениях Ucn, чем больше С/зи I-

На рис. 17.16 показано семейство характеристик прямой передачи зависимости 1с = f (1зи) при Сси = const.

В динамическом режиме на работу транзистора существенное влияние оказьшают зарядные емкости р-и-переходов: входная Сзи и проходная

11"

8 12 Uc„,B Рис. 17.15




Сзс- Входная емкость - это часть барьерной емкости р-и-перехода между затвором и истоком, а проходная - часть барьерной емкости р-и-перехода между затвором и стоком. Кроме того, учитывают емкость между истоком и стоком Сси- Эти емкости заряжаются через сопротивления каналов. Зарядка - разрядка емкостей происходит не мгновенно, что и обусловливает инерционность прибора, а следовательно, влияет на частотные свойства полевых транзисторов. Отметим, что так как (в отличие от биполярных транзисторов) работа полевых транзисторов не связана с инжекцией неосновных носителей заряда и их движением к коллектору, то они свободны от влияния, этих факторов на их частотные свойства.

Основными параметрами транзисторов с управляющим р-и-переходом являются:

крутизна стокозатворной характеристики, представляющая собой отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора в die

. Крутизна характеризует управляющее

Vqh = const

схеме с ОИ S =

действие затвора. Как правило, ее измеряют при иц = О и {7си = = С/си нас по характеристике прямой передачи. Значения S обычно составляют несколько миллиампер на вольт; входное дифференциальное сопротивление

вх.диф -

t/си = const

где /з - ток затвора, вызванный движением неосновных носителей через р-и-переход. Так как концентрация неосновных носителей в канале (р„) и в р-областях (Пр) невелика, то обратный ток мал и почти не зависит от напряжения С/зи . Поэтому диф очень велико и составляет 10«-10»о Ом;

выходное дифференциальное сопротивление (дифференциальное сопротивление цепи стока)

dUcM

вых.диф jr

t/зи - const

Это сопротивление равно 10*-iC Ом;

напряжение отсечки С/зиотс» т.е. напряжение на затворе- при /с = О и С/си = 0;

междуэлекщродные емкости: Сзи - затвор - исток, Сзс -затвор - сток, Сси - сток - исток. Эти емкости измеряют при разомкнутых по переменному току остальных выводах.

Транзисторы с изолиров!ан11ЫМ затвором. Транзисторы этого типа называют также МДП-транзисторами (металл - диэлектрик - полупроводник) или МОП-транзисторами (если в качестве диэлектрика используют окисел - чаще всего диоксид кремния SiOj). МДП-транзис-торы бывают двух типов: со встроенным каналом и с индуцированным.

Основу МДП-тракзисторй со встроенным каналом (рис. 17.17, й)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [112] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0245