ВУЗ: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Электроника
Добавлен: 23.10.2018
Просмотров: 10271
Скачиваний: 26
176
19.
Основные
параметры
транзистора
при
включении
с
ОЭ
.
20.
Статические
характеристики
транзистора
с
ОЭ
.
21.
Эквивалентная
схема
транзистора
на
постоянном
токе
при
малых
сигналах
в
схеме
с
ОЭ
.
22.
Эквивалентная
схема
транзистора
для
переменных
со
-
ставляющих
с
ОЭ
.
23.
Какие
разновидности
эквивалентных
схем
Вы
знаете
?
24.
Запишите
выражения
для
входного
сопротивления
при
включении
транзистора
с
ОБ
,
ОЭ
и
ОК
.
25.
Выведите
формулы
коэффициентов
усиления
по
току
для
всех
схем
включения
транзистора
.
26.
Выведите
формулы
коэффициентов
усиления
по
напря
-
жению
для
всех
схем
включения
биполярного
транзистора
.
27.
Основные
параметры
составного
транзистора
и
его
эк
-
вивалентная
схема
.
28.
Особенности
мощных
транзисторов
.
29.
Основные
отличия
дрейфовых
транзисторов
от
диффу
-
зионных
?
177
5.
ПОЛЕВЫЕ
ТРАНЗИСТОРЫ
Полевыми
транзисторами
называют
такие
полупроводнико
-
вые
приборы
,
работа
которых
основана
на
использовании
носи
-
телей
заряда
одного
знака
:
только
дырок
или
только
электронов
.
С
этой
точки
зрения
обычные
транзисторы
,
рассмотренные
ранее
,
можно
назвать
биполярными
,
так
как
в
них
важную
роль
играют
оба
типа
носителей
:
инжекция
носителей
одного
знака
сопровож
-
дается
компенсацией
образующегося
заряда
носителями
другого
знака
.
Второй
термин
— «
полевые
транзисторы
»
характеризует
механизм
управления
током
:
с
помощью
электрического
поля
(
а
не
тока
,
как
в
биполярных
транзисторах
).
Строго
говоря
,
управление
выходным
током
в
обоих
транзисторах
осуществля
-
ется
зарядом
.
Униполярные
полевые
транзисторы
имеют
несколько
разно
-
видностей
.
Простейшую
из
них
,
предложенную
в
1952
г
.
Шокли
,
—
назовем
полевой
транзистор
с
управляющим
p-n
переходом
.
5.1
Полевой
транзистор
с
управляющим
p-n
переходом
На
рис
. 5.1, а
показана
упрощенная
структура
,
которая
пред
-
ставляет
собой
пластинку
полупроводника
типа
n
(
p
)
,
у
которой
на
торцах
имеются
омические
контакты
,
а
на
обоих
больших
гра
-
нях
—
слои
типа
р.
Последние
образуют
с
пластинкой
р
-n
пере
-
ходы
.
Оба
р
слоя
соединены
между
собой
и
образуют
единый
электрод
,
который
называется
затвором
,
Двумя
другими
электро
-
дами
являются
омические
контакты
.
При
этом
контакт
,
от
которого
движутся
основные
носите
-
ли
(
в
нашем
случае
—
электроны
),
называется
истоком
,
а
тот
,
к
которому
они
движутся
, —
стоком
.
Следовательно
,
в
унитроне
типа
n
сток
имеет
положительную
полярность
относительно
ис
-
тока
.
Оба
р
-n
перехода
работают
в
обратном
направлении
.
Для
этого
на
затвор
подается
отрицательное
смещение
относительно
истока
,
как
показано
на
рис
. 5.1, б (
дальше
под
U
З
будет
пони
-
маться
модуль
напряжения
).
178
переходы
З
С
И
n
p
а
I
C
З
И
С
б
Рис. 5.1 — Конструкция ПТ с p-n переходом (а)
и схема его включения (б)
Принцип
действия
очень
прост
и
заключается
в
том
,
что
при
изменении
потенциала
затвора
меняется
ширина
р
-n
переходов
,
а
значит
,
и
рабочее
сечение
пластинки
.
В
результате
меняются
ее
сопротивление
и
соответственно
токи
истока
и
стока
.
Поскольку
р
-n
переходы
работают
в
обратном
включении
,
их
сопротивление
для
входного
сигнала
велико
и
входная
мощность
мала
.
Полезная
мощность
,
определяемая
величиной
питающего
напряжения
и
соотношением
сопротивлений
пластинки
и
нагруз
-
ки
,
может
значительно
превышать
входную
мощность
.
Таким
об
-
разом
,
унитрон
является
усилительным
прибором
типа
управляе
-
мого
активного
сопротивления
,
причем
он
имеет
много
общего
с
электронной
лампой
.
Это
сходство
выражается
не
только
в
боль
-
шом
входном
сопротивлении
,
но
и
в
том
,
что
при
некотором
от
-
рицательном
смещении
затвора
расширившиеся
переходы
пере
-
крывают
все
сечение
пластинки
;
что
вызовет
отсечку
тока
стока
в
канале
—
явление
,
аналогичное
запиранию
лампы
.
Назовем
каналом
рабочий
(
переменный
)
объем
пластинки
,
расположенный
между
р
-n
переходами
.
Пренебрегая
пока
участ
-
ками
пластинки
,
прилегающими
к
истоку
и
стоку
,
можно
пред
-
ставить
структуру
унитрона
в
упрощенном
виде
(
рис
. 5.2).
Обо
-
значим
максимальную
толщину
канала
через
а,
его
ширину
через
z и
длину
через
L
.
Пусть
U
с
= 0
,
тогда
канал
будет
эквипотенци
-
альным
слоем
и
напряжение
на
р
-n
переходах
будет
равно
U
А
на
179
протяжении
всего
канала
.
Соответственно
в
любой
точке
ширина
перехода
равна
l
, а
−
толщина
канала
.
2 .
w
a
l
= −
Р-слой
исток
сток
затвор
канал
затвор
переходы
Рис. 5.2 — Рабочая часть полевого транзистора
с управляющим p-n переходом
Подставляя
сюда
выражение
(2.12)
для
ширины
l
и
полагая
1
Д
n
qN
qn
=
= ρμ
,
получаем
:
0
2 2
.
n
З
w
a
U
= −
ξ ξρμ
Из
условия
w=
0
легко
найти
напряжение
отсечки
:
2
0
0
.
З
n
a
U
=
δξ ξρμ
(5.1)
Используя
(5.1),
запишем
толщину
канала
в
более
компакт
-
ной
форме
:
0
(1
).
З
З
U
w
a
U
=
−
(5.2)
В
рабочем
режиме
,
когда
0
C
U
≠
канал
не
является
эквипо
-
тенциальным
слоем
;
в
разных
точках
х
потенциал
различен
:
он
ме
-
няется
от
U
X
=
0
около
истока
до
U
X
= +U
C
около
стока
.
Поэтому
об
-
ратное
напряжение
на
р
-n
переходах
увеличивается
в
направлении
от
истока
к
стоку
.
Соответственно
ширина
перехода
в
этом
направ
-
лении
растет
,
а
канал
сужается
(
рис
. 5.3, а)
В
наиболее
узком
месте
(
около
стока
)
напряжение
на
переходе
равно
U
З
+U
С
.
С
ростом
U
С
это
напряжение
в
конце
концов
делается
настолько
большим
,
что
переходы
почти
смыкаются
(
рис
. 5.3, б),
но
это
не
приводит
к
от
-
сечке
тока
,
так
как
само
смыкание
является
следствием
увеличения
180
тока
.
Вместо
отсечки
тока
происходит
отсечка
его
приращений
,
т
.
е
.
резкое
возрастание
дифференциального
сопротивления
канала
.
При
этом
на
кривой
( )
С
С
I
U
,
начиная
с
некоторой
точки
Н
,
получается
практически
горизонтальный
участок
(
рис
. 5.4).
U
СИ
1
U
ЗИ
U
СИ 1
затвор
сток
исток
U
СИ
2
U
ЗИ
U
СИ 2
затвор
сток
исток
U
СИ
3
U
ЗИ
U
СИ 3
затвор
сток
исток
а
б
в
Рис. 5.3 — Сечение канала при ненасыщенном режиме полевого
транзистора с управляющим p-n переходом (а), на границе
насыщения (б) и в насыщенном режиме (в)
Такой
режим
можно
назвать
насыщением
тока
стока
.
Таким
образом
,
в
режиме
насыщения
происходит
модуляция
длины
ка
-
нала
.
При
расчете
характеристик
полевого
транзистора
с
управ
-
ляющим
p-n переходом
следует
учесть
,
что
сопротивление
кана
-
ла
меняется
вдоль
оси
х
,
поскольку
меняется
толщина
w
.
Падение
напряжения
на
элементарном
участке
dx
составляет
1
0
(1
) .
З
X
X
C
X
a
З
U
U
dx
dU
I dR
I
L
U
−
+
ρ
=
=
−
Рис. 5.4 — Семейство выходных характеристик
полевого транзистора с p-n переходом
-3
-2
-1
0
4
I
C
U
C
mA
2
4
6
0
2
6
8
U
З0
=-5
Н