Р-канальный МДП транзистор

Эти недостатки частично устраняются. Так, для защиты транзисторов от перегрузок по напряжению (в основном по цепи затвора) в них встраиваются защитные стабилитроны. Сопротивление транзисторов в открытом состоянии уже снижено до сотых долей Ома. Радиационная стойкость повышается технологическими способами, а стоимость приборов непрерывно снижается по мере увеличения объема выпуска. Темпы роста сбыта мощных ПТ за рубежом достигают 50% в год и в несколько раз превышают темпы роста сбыта мощных биполярных транзисторов.

Область применения

Отмеченные в предыдущем разделе достоинства мощных ПТ открывают обширные возможности применения их в усилителях мощности НЧ, ВЧ и СВЧ, радиопередающих устройствах, импульсных и переключающих схемах (в том числе нано- и субианосекундного диапазона), преобразователях электрической энергии, источниках электропитания с высоким КПД, в генераторах накачки лазерных излучателей и т. д.

Конструктивно мощные ПТ выполняются в стандартных корпусах для мощных полупроводниковых приборов , рассеивающих мощности от нескольких до сотен ватт. Как правило, они устанавливаются на массивных теплоотводящих радиаторах.

В последние четверть века бурное развитие получили мощные полевые транзисторы, в основном МДП-типа. Они состоят из множества маломощных структур или из структур с разветвлённой конфигурацией затвора.

Такие ВЧ и СВЧ приборы впервые были созданы в СССР специалистами НИИ «Пульсар» Бачуриным В. В. и Ваксембургом В. Я. Исследование их импульсных свойств было выполнено научной школой проф. Дьяконова В. П.

Это открыло область разработки мощных ключевых (импульсных) полевых транзисторов со специальными структурами, имеющих высокие рабочие напряжения и токи (раздельно до 500--1000 В и 50-100 А).

Такие приборы нередко управляются малыми (до 5 В) напряжениями, имеют малое сопротивление в открытом состоянии (до 0,01 Ом) у сильноточных приборов, высокую крутизну и малые (в единицы-десятки нс) времена переключения. У них отсутствует явление накопления носителей в структуре и явление насыщения, присушее биполярным транзисторам. Благодаря этому мощные полевые транзисторы успешно вытесняют мощные биполярные транзисторы в области силовой электроники малой и средней мощности.

За рубежом мощные ПТ являются быстро развивающимся классом активных приборов . Так, уже в 1984 г. число их типов достигало 1000. Выпуск мощных ПТ налажен рядом крупных фирм. В последние десятилетия стремительно развивается технология транзисторов на высокоподвижных электронах (ТВПЭ), которые широко используются в СВЧ устройствах связи и радионаблюдения. На основе ТВПЭ создаются как гибридные, так и монолитные микроволновые интегральные схемы . В основе действия ТВПЭ лежит управление каналом с помощью двумерного электронного газа, область которого создаётся под контактом затвора благодаря применению гетероперехода и очень тонкого диэлектрического слоя - спейсера.

Значительная часть производимых в настоящий момент полевых транзисторов входит в состав КМОП-структур, которые строятся из полевых транзисторов с каналами разного (p- и n-) типа проводимости и широко используются в цифровых и аналоговых интегральных схемах.

За счёт того, что полевые транзисторы управляются полем (величиной напряжения приложенного к затвору), а не током, протекающим через базу (как в биполярных транзисторах), полевые транзисторы потребляют значительно меньше энергии, что особенно актуально в схемах ждущих и следящих устройств, а также в схемах малого потребления и энергосбережения (реализация спящих режимов).

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, -- наручные кварцевые часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет, потому что практически не потребляют энергии.

Грандиозными темпами развиваются области применения мощных полевых транзисторов. Их применение в радиопередающих устройствах позволяет получить повышенную чистоту спектра излучаемых радиосигналов, уменьшить уровень помех и повысить надёжность радиопередатчиков. В силовой электронике ключевые мощные полевые транзисторы успешно заменяют и вытесняют мощные биполярные транзисторы. В силовых преобразователях они позволяют на 1-2 порядка повысить частоту преобразования и резко уменьшить габариты и массу энергетических преобразователей. В устройствах большой мощности используются биполярные транзисторы с полевым управлением (IGBT) успешно вытесняющие тиристоры. В усилителях мощности звуковых частот высшего класса HiFi и HiEnd мощные полевые транзисторы успешно заменяют мощные электронные лампы, обладающие малыми нелинейными и динамическими искажениями.

Вывод

Таким образом, МДПТ может быть основным и единственным элементом МДП-микросхем. Он может выполнять функции как активных приборов (ключевой транзистор в инверторе, усилительный транзистор), так и пассивных элементов (нагрузочный транзистор в инверторе, конденсатор в элементе памяти). При проектировании МДП-микросхем можно обходится только одним элементом - МДПТ, конструктивные размеры которого и схема включения будет зависеть от выполняемой функции. Это обстоятельство даёт существенный выигрыш в степени интеграции (п/п резисторы и конденсаторы занимают большую площадь и требуют для себя отдельную изолированную область, кроме того, наличие пассивных п/п элементов влечёт за собой появление дополнительных паразитных элементов, в частности паразитных ёмкостей, существенно ухудшающих частотные свойства микросхем).

Для приборов с однотипными каналами потенциалы затвора и стока(соответственно входа и выхода схемы)имеют одну и ту же полярность для транзисторов с индуцированным и встроенным каналом, работающим в режиме обогащения. Это позволяет просто согласовывать выводы предыдущих элементов со входами последующих в схемах с непосредственными связями при использовании транзисторов с однотипными каналами.

Одинаковые полярности стока и затвора, а так же отсутствие тока при нулевом смещении у транзисторов с индуцированным каналом позволяет строить высокоэкономичные схемы логических элементов. Эти схемы обычно строят на транзисторах с каналами противоположных типов проводимости. Такие пары транзисторов называются взаимодополняющими (комплементарнвми).

Используемая литература

1.Агаханян Т. М. Основы транзистороной электроники. М., «Энергия», 1974

2.Степаненко И. П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. - М.: Сов.. радио, 1980 - 424 с.

3.Интернет ttp://ru.wikipedia.org/wiki

Размещено на Allbest.ru