Общие сведения об электронных приборах

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Министерство образования Российской Федерации

Казанский государственный технический университет им А.Н. Туполева

Кафедра теоретической радиотехники и электроники

Электроника

Учебное пособие

по выполнению контрольных работ

для студентов заочной формы обучения

по специальности 200700 направления 654200

Л.М. Урманчеев, М.И. Нургалиев

Казань 2003

УДК 621.38

Урманчеев Л.М., Нургалиев М.И.. Электроника. Учебное пособие по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения по специальности 200700 направления 654200. Казань: Изд-во Казанского Государственного Технического Университета, 2003. 73 c.: ил.

Приведены рабочая программа курса “Электроника”, задания к контрольным работам, сведения из теории, методические указания к контрольным работам, примеры решения задач. Дан справочный технический материал.

Предназначено для студентов направления 654200 - радиотехника по специальности 200700 - радиотехника, а также направления 654400 - телекоммуникация по специальности 201000 - многоканальные телекоммуникационные системы.

Табл: 4, Ил: 43, Библиогр: 6 назв.

Рецензенты:

Кафедра Информатики и информационно-управляющих систем Казанского государственного энергетического университета,

Кандидат технических наук, доцент С.А.Старцев.

Рекомендовано к изданию Учебно-методическим центром

КГТУ им. А.Н.Туполева

электроника диод транзистор

Предисловие

Настоящее пособие (рабочая программа, контрольные и лабораторные работы) составлено в соответствии со стандартом на программу курса “Электроника” для студентов направления 552500 -радиотехника.

Программа по дисциплине “Электроника” базируется на знаниях следующих дисциплин:

“Математика” (дифференцирование, интегрирование, решение дифференциальных уравнений, векторный анализ, теория функций комплексного переменного);

“Физика” (электростатика, электродинамика, статистическая физика, физика твердого тела, квантовая механика); “Основы теории цепей” (теория двухполюсников и четырехполюсников, основы расчета электрических цепей с генераторами напряжения и тока, теория цепей с распределенными параметрами). Цель преподавания дисциплины “ Электроника” - обеспечить базовую подготовку студентов, необходимую для успешного изучения специальных дисциплин, и подготовить студентов к решению задач, связанных с рациональным выбором электронных приборов, их режимов работы в электронных устройствах и радиотехнических системах. В результате изучения дисциплины студент должен приобрести знания физических основ используемых явлений, принципов действия, параметров, характеристик электронных приборов и интегральных микросхем, принципов функционирования базовых элементов аналоговых и цифровых микросхем; уметь использовать полученные знания для правильного выбора электронных приборов и микросхем, определения режима их работы и эксплуатации; приобрести навыки работы с электронными приборами и микросхемами, а также с аппаратурой, используемой для исследования характеристик и измерения параметров этих приборов.

Содержание программы курса

Введение

Предмет и задачи курса. Общие сведения об электронных приборах. Роль электроники в развитии электронного приборостроения и микроэлектроники.

Физические основы полупроводниковых приборов

1. электропроводность полупроводников, носители заряда в них. Генерация и рекомбинация носителей заряда. Равновесная концентрация свободных носителей заряда. Собственные и примесные полупроводники, донорные и акцепторные примеси, носители заряда. Дрейфовые и диффузионные токи в полупроводниках, подвижность и коэффициент диффузии, проводимость. Неравновесные носители заряда, механизм генерации.

2. Электронно-дырочный (p-n) переход. контактная разность потенциалов (потенциальный барьер), ширина p-n-перехода. Симметричный и несимметричный р-n-переходы. Динамическое равновесие диффузионного и дрейфового токов. Прямое и обратное включение р-n-перехода, токи перехода. Математическая модель идеального p-n-перехода, его вольт-амперная характеристика (ВАХ) и основные параметры. Зависимость ВАХ и параметров р-n-перехода от температуры. Инерционные свойства, диффузионная и барьерная емкости р-n-перехода. Физические явления (туннельный эффект, ударная ионизация), вызывающие отклонения от идеальной модели, пробой р-n-перехода.

3. Свойства перехода металл-полупроводник. Выпрямляющий контакт. Омический контакт. Гетеропереходы. Физические свойства структуры металл- диэлектрик-полупроводник. Эффект поля. Режим обеднения, инверсии, обогащения.

4.Термоэлектрические явления (эффект Пельтье и Зеебека); гальваномагнитный эффект Холла; плазма и электрический разряд в газах; термоэлектронная эмиссия, вторичная электронная эмиссия.

[1] §§2.1-2.4; [2]; §§1.1-1.9, 2.1-2.9; [4] §§2.1, 2.2, 3.1-3.9

Полупроводниковые диоды

Конструкция сплавных, диффузионных, планарных и точечных диодов. Вольт - амперная характеристика диода, ее отличия от идеальной. Основные параметры диода: статическое и дифференциальное сопротивление, коэффициент выпрямления, максимальное допустимое напряжение, мощность рассеивания диода. Эквивалентная схема полупроводникового диода. Классификация и маркировка полупроводниковых диодов. Разновидности диодов, их условное графическое обозначение..

Выпрямительные низкочастотные диоды. Применение. Схема однополупериодного выпрямителя. Принцип действия.

Высокочастотный диод. Применение. Условие эффективного выпрямления высокочастотного диода. Эквивалентная схема диода.

Импульсные диоды. Применение. Особенности импульсного режима работы диода.

Полупроводниковые стабилитроны и стабисторы. Вольтамперная характеристика и параметры стабилитронов. Применение. Схема параметрического стабилизатора напряжения, принцип действия.

Варикапы. Вольт-фарадная характеристика и параметры варикапа. Применение.

Туннельные и обращенные диоды. Вольтамперная характеристика и основные параметры туннельного диода. Принцип действия генератора гармонических колебаний на туннельном диоде. Особенности характеристики обращенного диода, применение. (Понятие о линейном и квадратичном детектировании на обычных и обращенных диодах).

[1] §§3.1-3.3; [2] §§3.1-3.8; [4]; §§4.1-4.6

Транзисторы

Конструкция сплавного и планарного биполярного транзистора. Условно-графическое изображение p-n-p и n-p-n транзисторов. Физические процессы и основные соотношения для токов в транзисторе.

Коэффициенты инжекции и передачи тока. Режимы работы транзистора. Схемы включения транзистора с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК).

Модель Эберса-Молла биполярного транзистора. Статические ВАХ транзистора для схем включения с ОБ и ОЭ. Дифференциальные параметры транзистора в режиме малого сигнала. Графическое определение дифференциальных параметров. Зависимость параметров транзистора от температуры и частоты. Эквивалентные схемы транзистора на низких и высоких частотах (в системе h-параметров, Т-образная, физическая). Динамический (нагруженный) режим работы транзистора. Усилительные параметры схем с ОБ, ОЭ, ОК. Работа биполярного транзистора в ключевом режиме. Классификация и маркировка биполярных транзисторов.

2. Классификация полевых транзисторов и их условно-графическое изображение. Конструкция, принцип действия, вольтамперные характеристики и параметры полевых транзисторов с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором со встроенным и индуцированным каналами (МДП-транзисторы). Эквивалентная схема полевых транзисторов. Полевой транзистор в режиме усиления. Работа полевых транзисторов в ключевом режиме. Классификация и маркировка полевых транзисторов.

[1] §§4.1-4.4, 5.1-5.6, 7.1-7.2; [2] §§4.1-4.13, 5.1-5.8; [3] §§4.1-4.7, 5.1-5.3;

[4] §§5.1-5.8, 7.1-7.6

Тиристоры

Классификация тиристоров и их условно-графическое изображение. Конструкция, принцип действия, ВАХ и основные параметры тиристоров Их применение. Маркировка тиристоров.

[ 1] §§6.2; [2] §§6.1-6.4; [4] §§6.1-6.4

Оптоэлектронные приборы

Фотоэлектрические явления в полупроводниках и переходах, фотопроводимость, фотогальванический эффект. Светоизлучающие и фотоэлектрические приборы. Светодиоды. Оптоэлектронные индикаторы.

[1] §14.1-14.4; [2] §§7.1-7.8; [4] §§14.3-14.4

Технологические основы микроэлектроники

Физико-технологические процессы изготовления активных и пассивных элементов микросхем. Эпитаксия, термическое окисление, легирование, травление, техника масок, нанесение тонких пленок, металлизация. Элементы интегральных схем. Резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы. Достоинства микроэлектронных изделий. Проблемы повышения степени интеграции. Применение базового матричного кристалла.

[3] §§6.1-6.12, 7.1-7.11; [4] §§8.1-8.3, 9.1-9.6

Интегральные схемы

1. Назначение, классификация полупроводниковых интегральных схем (ИС). Гибридные интегральные схемы (ГИС). Большие интегральные схемы (БИС).

2. Элементная база аналоговых интегральных схем. Составные транзисторы (схемы включения по Дарлингтону, композитное, каскодное, комплементарное). Генератор стабильного тока (ГСТ). Простейший усилительный каскад. Дифференциальный усилитель (ДУ). Дифференциальный и синфазный сигналы. Коэффициент ослабления синфазного сигнала. Транслятор уровня постоянного напряжения (ТУ) на базе стабилитрона и генератора стабильного тока. Оконечные каскады ИС. Операционный усилитель (ОУ). Классификация и маркировка аналоговых ИС.

3. Элементная база цифровых интегральных схем (ЦИС). Логические элементы “НЕ”,”И”,”ИЛИ” ( условные графические обозначения, уравнения переключения, временные диаграммы ).Управляющие сигналы ЦИС. Передаточные и переходные характеристики, параметры ЦИС. Базовые элементы логических схем: ДТЛ, ТТЛ, ЭСТЛ. Базовые элементы логических схем на МОП транзисторах. Базовые элементы логических схем на КМОП транзисторах. Транзисторные элементы памяти. Триггерные системы. RS - триггер, JK триггер. Уравнения переключения, таблицы состояния, условные графические изображения. Базовая транзисторная ячейка запоминающих устройств с произвольной выборкой. Классификация и маркировка цифровых ИС.

[3], §§1.1-1.3, 8.1-8.10, 9.1-9.11; [4] §§8.1,10.1-10.6, 11.1-11.8

Приборы функциональной электроники

Понятие о базовом матричном кристалле, поверхностных акустических волнах, цилиндрических магнитных доменах. Приборы с зарядовой связью. Принцип работы. Области применения.

[3] §§10.9; [4] §§12.1-12.6.

Темы лабораторных занятий

1. Исследование полупроводниковых двухполюсников 4ч.

2. Исследование статического и нагруженного режимов работы биполярного транзистора 4ч.

Контрольные работы.

Студент должен выполнить контрольную работу, содержащую три задачи по следующим темам:

1.Расчет параметров и эквивалентных схем биполярного и полевого транзистора для малого сигнала.

2.Расчет усилительного режима биполярного и полевого транзистора.

3.Расчет электронного ключа на биполярном и полевом транзисторе.

Список литературы

Основная литература

Батушев В.А. Электронные приборы. Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1980.

2. Электронные приборы. /Под редакцией Г.Г.Шишкина. Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989

Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие для вузов. М.: Сов. Радио, 1980.

Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Учебное пособие для вузов. / Под редакцией Н.Д.Федорова. М.:Радио и связь,1998.

Дополнительная литература

Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие для вузов. 2-е изд., М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001

Аваев Н.А., Наумов Ю.Е.,Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники.-М: Радио и связь, 1991.

Учебно-методические материалы

Исследование полупроводниковых двухполюсников. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

Исследование статического и нагруженного режимов работы биполярного транзистора. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

Исследование импульсного режима работы полупроводникового диода и биполярного транзистора. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

Исследование полевого транзистора Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

Исследование транзисторов интегральных схем в режиме ключа Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г. Исследование оптоэлектронных приборов. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г. Исследование элементов гибридных интегральных схем. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

1. Краткие сведения из теории

Биполярные транзисторы

Устройство и принцип действия.

Транзисторами называют полупроводниковые приборы, которые способны усиливать электрическую мощность. В основе работы биполярных транзисторов лежит инжекция неосновных носителей заряда. Термин «биполярный» призван подчеркнуть роль обоих типов носителей заряда (электронов и дырок) в работе транзистора: инжекция неосновных носителей сопровождается компенсацией их заряда основными носителями.

Биполярный транзистор представляет собой совокупность двух встречно включенных взаимодействующих p-n-переходов. Взаимодействие двух p-n-переходов обеспечивается тем, что они расположены близко друг к другу - значительно меньше диффузионной длины носителей заряда. Транзисторы бывают двух типов: n-p-n и p-n-p в зависимости от порядка чередования слоев с разным типом проводимости (рис.1)

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Рис. 1 Структура и условные обозначения биполярных транзисторов

Одна из крайних областей называется эмиттером, другая - коллектором, промежуточную область называют базой. Эмиттер предназначен для инжекции носителей в базу, это наиболее сильно легированная область. Назначение коллектора - экстракция инжектированных носителей из базы. Электронно-дырочный переход (p-n-переход) между эмиттером и базой называется эмиттерным, между коллектором и базой - коллекторным. В реальном транзисторе площадь коллектора больше, чем эмиттера, и транзистор, кроме активной области, ограниченной площадью сечения эмиттера, имеет также пассивные области (рис.2). Структуры на рис.1 отображают лишь активную область транзистора.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Основные свойства транзистора определяются процессами в базе. Если база однородная (легирована одинаково), то движение носителей в ней чисто диффузионное. Если база неоднородная, то в ней есть внутреннее электрическое поле, и тогда движение носителей будет комбинированным: диффузия сочетается с дрейфом. Транзисторы с однородной базой называются диффузионными, а с неоднородной базой - дрейфовыми.

При нормальном включении транзистора (рис.2) на эмиттерный переход действует прямое напряжение, а на коллекторный - обратное. При этом дырки инжектируются из эмиттера в базу, благодаря малой толщине базы основная часть инжектируемых носителей пролетает сквозь базу до коллекторного перехода, не успев рекомбинировать с электронами. Коллекторный переход открыт для дырок, инжектированных в базу и они беспрепятственно проходят в коллектор. Таким образом, при нормальном включении коллектор собирает поступившие в базу неосновные носители заряда. На рис.2 токи, переносимые дырками, показаны прозрачными стрелками, электронные токи - темными.

Коллекторный ток Iк пропорционален величине эмиттерного тока IЭ:

IК = б IЭ+ IКБО, (1)

где б - коэффициент передачи тока эмиттера.

В цепи коллектора протекает также обратный ток коллектора, IКБО. Как и в полупроводниковом диоде, обратный ток IКБО имеет три составляющие.

IКБО =IК0+IКТ+IКУ

IКО - ток экстракции (ток неосновных носителей заряда)

IКТ - термоток (ток генерации электронно-дырочных пар в p-n-переходе).

IКУ - ток утечки (поверхностный ток).

Токи электродов по закону Кирхгоффа связаны соотношением:

IЭ =IК+IБ (2)

Эмиттерный и коллекторный токи почти одинаковы, их разность равна току базы. Коллекторный ток практически не зависит от напряжения на коллекторном переходе, дифференциальное сопротивление коллекторного перехода очень велико. В то же время дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, включенного в прямом направлении, очень мало поэтому в цепь коллектора можно включить нагрузку с большим сопротивлением без существенного уменьшения коллекторного тока. Поэтому мощность, создаваемая переменной составляющей тока коллектора в нагрузке может быть значительно больше мощности, затрачиваемой на управление током в цепи эмиттера, т. е. транзистор обладает усилительными свойствами.

Режимы работы.

Возможны три режима работы биполярного транзистора:

1.Активный режим, когда один из переходов смещен в прямом направлении, а другой - в обратном. При этом возможны два варианта:

- Нормальное включение - на эмиттерный переход подается прямое напряжение, на коллекторный - обратное.

- Инверсное включение - когда на эмиттерный переход подано обратное напряжение, на коллекторный - прямое. Передача тока при этом значительно хуже, чем при нормальном включении, во-первых, из-за того, что коллектор легирован слабее, во-вторых размеры эмиттера меньше, чем коллектора, и только часть зарядов попадает в эмиттер.

2.Режим насыщения (двойной инжекции) - характерен тем, что на обоих переходах эмиттерном и коллекторном действует прямое напряжение. При этом и эмиттер и коллектор инжектируют носители в базу навстречу друг-другу и одновременно каждый из них собирает носители, дошедшие от другого.

3.Режим отсечки - когда оба перехода смещены в обратном направлении, транзистор заперт.

Схемы включения.

В зависимости от того, какой электрод соединен с общей шиной возможны три способа включения транзистора - с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК). (рис.3)

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Задавать прямое напряжение на p-n переходе практически невозможно, как правило, задается прямой ток.

Таким образом, для включения с ОБ характерна заданная величина тока эмиттера.

Схема с ОБ обладает малым входным сопротивлением и не обеспечивает усиление по току, т.к. IК ?IЭ.

Для транзистора с ОЭ характерна заданная величина тока базы. Выходной ток пропорционален входному

IК= в IБ +IКЭО (3)

где - статический коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ, IКЭ0 - обратный ток коллектора при разомкнутой базе. Коэффициенты , и токи IКЭ0, IКБ0 связаны соотношениями

(4)

(5)

Схема с ОЭ обеспечивает усиление тока, напряжения, мощности. Входное сопротивление больше входного сопротивления схемы с ОБ.

В схеме с общим коллектором (ОК) выходным током является ток эмиттера.

(6)

Схема с ОК обеспечивает усиление по току и не усиливает по напряжению. Достоинством является большое входное сопротивление.

Физическая модель биполярного транзистора (модель Эберса-Молла)

Нелинейная модель, предложенная Эберсом и Моллом, характеризует активную область транзистора, в ней отсутствуют резисторы, отражающие наличие пассивных областей базы и коллектора.

Два встречно включенных p-n-перехода транзистора отображаются в виде идеальных диодов с собственными токами I1 и I2 , а взаимодействие между ними - в виде генераторов тока NI1 и II2 (рис.4), где N и I - коэффициенты передачи тока при нормальном и инверсном включениях.

Токи диодов описываются выражениями:

I1=IЭО(еxp(UЭ/цT) - 1) (7)

I2=IKО(еxp(UК/цT) - 1) (8)

где IЭО, IKО - тепловые токи соответствующих переходов при коротком замыкании другого перехода, цT - температурный потенциал. Положительными считаются прямые напряжения на переходах: для p-n-p-транзистора UЭ=UЭБ,, UК=UКБ , для n-p-n-транзистора UЭ= -UЭБ, UК= -UКБ.

На практике принято измерять тепловые токи, не закорачивая, а обрывая цепь второго перехода. Соответствующие значения обозначают через IЭ0 и IК0.С помощью формул (7) - (10) можно установить связь между тепловыми токами, измеренными в режиме холостого входа и режиме короткого замыкания второго перехода:

Подставляя токи и из (7), (8) в соотношения (9), (10) находим аналитические выражения для статических ВАХ транзистора:

Формулы (11) - (13) являются математической моделью транзистора.

Модель Эберса-Молла хорошо отражает обратимость транзистора - принципиальную равноправность обоих его переходов. Эта равноправность ярко проявляется в режиме двойной инжекции, когда на обоих переходах действуют прямые напряжения. В таком режиме каждый из переходов одновременно инжектирует носители в базу и собирает носители, дошедшие от другого перехода.

Для активного режима при, формулы (11), (12) упрощаются:

Из выражений (14),(15) следует, что в активном режиме коллекторное напряжение не влияет ни на входную, ни на выходную характеристики. При учете токов термогенерации и утечки формула (!4) преобразуется в (1).

Статические характеристики

Характеристики транзисторов определяют соотношения между токами, проходящими в цепях транзистора, и напряжениями на его электродах.

Для транзистора за независимые переменные удобно принять входной ток и напряжение на выходном электроде, а за функции - выходной ток и напряжение на входном электроде. Таким образом, используются четыре семейства статических характеристик:

Наиболее важными характеристиками, необходимыми для графического расчета режима работы транзистора, являются выходные и входные характеристики. Рассмотрим эти характеристики для p-n-p-транзистора.

Характеристики схемы ОБ

Пример семейства входных и выходных характеристик маломощного германиевого транзистора приведен на рис.5 и 6.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Реальные характеристики несколько отличаются от характеристик математической модели. В активном режиме эмиттерное напряжение, и коллекторный ток несколько зависят от коллекторного напряжения. Причиной является эффект Эрли - уменьшение ширины (толщины) базы при увеличении обратного коллекторного напряжения вследствие расширения коллекторного перехода, что приводит к увеличению коэффициента N на доли процента и соответствующему .росту тока. Наклон выходных характеристик в схеме ОБ очень мал. Собственный обратный ток коллектора IКБ0 кроме IК0 включает также IКТ и IКУ. Характеристика передачи дается выражением (1).

Активный режим соответствует первому квадранту выходных характеристик, в режиме двойной инжекции (второй квадрант) происходит спад коллекторного тока при неизменном эмиттерном токе. Это результат встречной инжекции c коллекторного перехода. Из формул (11), (12) следует, что ток коллектора обращается в нуль при прямом напряжении на коллекторе равном

Характеристики схемы ОЭ

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Семейства входных и выходных характеристик приведены на рис.(7) и (8). Аналитические выражения, могут быть получены с помощью формул Эберса-Молла.

Входная характеристика при UКЭ=0 соответствует диодному включению транзистора, когда оба перехода соединены параллельно. При прямом смещении переходы открываются и ток возрастает по экспоненциальному закону. При обратном смещении коллекторного перехода ВАХ смещается вниз и вправо и при обратных напряжениях UКЭ 0,5В напряжение коллектора практически не влияет на входные характеристики - кривые практически сливаются. Ток базы имеет две противоположно направленные составляющие:

IБ = (1-)IЭ - IКБ0 (16)

Первая составляющая - рекомбинационная - идет на восполнение убыли основных носителей вследствие рекомбинации и инжекции в эмиттер, вторая - обратный ток коллекторного перехода. При обратном смещении базы ток базы практически совпадает с IКБ0. При подаче прямого напряжения на базу эмиттерный переход открывается и в цепи базы появляется рекомбинационный ток.

Выходные характеристики в схеме с ОЭ, в отличие от характеристик схемы с ОБ, имеют крутой участок не при положительных напряжениях на коллекторе, а при малых отрицательных. Это объясняется тем, что напряжение на базе отрицательно. Пунктирная линия на рис.8 соответствует условию UКБ=0.

Пологий участок характеристик в схеме с ОЭ имеет больший наклон. Это связано с эффектом Эрли - уменьшением ширины базы при увеличении UКЭ, - даже незначительное изменение коэффициента приводят к существенному изменению , а следовательно, и росту тока IК в схеме ОЭ вследствие связи (4).

Спад коллекторного тока наступает в режиме двойной инжекции, которой соответствует область, лежащая левее пунктирной кривой UКБ=0 на рис.8. Заметный спад тока наступает лишь тогда, когда прямое напряжение достигает напряжения отпирания, где U* - напряжение открытого p-n-перехода. Минимальное напряжение UКЭmin при IК=0 согласно математической модели равно

UКЭmin=T ln(1/I)

Дифференциальные параметры транзистора

Величины, связывающие малые приращения токов и напряжений называются дифференциальными параметрами. Критерием малости изменений токов и напряжений является линейность связи между ними, следовательно, дифференциальные параметры не зависят от амплитуды переменных составляющих токов и напряжений. Поэтому, когда транзистор работает в линейном режиме, для расчетов удобнее пользоваться не характеристиками, а параметрами

Представим транзистор в виде четырехполюсника, на входе которого действуют ток Э 1 и напряжение Ъ1 , а на выходе ток Э 2 и напряжение Ъ2 (Рис.9)

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Из четырех переменных , характеризующих четырехполюсник только две являются независимыми. В зависимости от того какие из них приняты за независимые получаются различные системы дифференциальных параметров. На практике наиболее часто используются три системы параметров: Y, Z, H. В системе Y-параметров за независимые принимаются U1 и U2, I1, I2 являются функциями этих величин, в системе Z-параметров за независимые принимаются I1 и I2, U1, и U2 являются их функциями. В системе H-параметров за независимые переменные приняты I1 и U2 эту систему называют также смешанной или гибридной, так как H-параметры имеют различную размерность. Дифференциальные параметры несложно пересчитать из одной системы в другую. Выбор конкретной системы определяется удобством измерения.. Систему H - параметров используют на низких частотах (обозначают через строчную h), когда пренебрежимо малы емкостные составляющие токов. Необходимые для измерения h-параметров режимы короткого замыкания выхода и холостого хода входа для переменной составляющей тока могут быть осуществлены на низких частотах сравнительно просто вследствие малого входного и большого выходного сопротивления транзистора. Поэтому в технических условиях и справочниках по транзисторам низкочастотные параметры приводятся в этой системе.

Система h-параметров

Принимая за независимые переменные входной ток и выходное напряжение , можно записать для малых приращений зависимых переменных

, (17а)

, (17б)

где коэффициенты являются частными производными зависимых переменных по соответствующим независимым ы в выбранной рабочей точке:

- входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

- коэффициент обратной связи по напряжении при холостом ходе на входе для переменной составляющей тока;

- коэффициент передачи по току при коротком замыкании на выходе;

- выходная проводимость транзистора при холостом ходе на входе для переменной составляющей тока.

Величина параметров транзистора зависит от способа его включения, поэтому в обозначении параметров вводится третий индекс («Б», «Э», «К»), определяющий схему включения.

Определение h-параметров транзистора по статическим характеристикам

Низкочастотные значения h-параметров можно найти с помощью входных и выходных характеристик. Должна быть задана или выбрана рабочая точка А(,), в которой требуется найти параметры. Найдем h-параметры транзистора МП14 (рис.7,8) в рабочей точке IБ =60мкА, UКЭ=8В.

Параметры и определяются по выходным характеристикам транзистора (рис.8). При постоянном токе базы задаем приращение коллекторного напряжения =12В-4В и находим получающееся при этом приращение тока коллектора (катет зачерненного треугольника). Тогда выходная проводимость транзистора

=

Далее при постоянном напряжении коллектора UКЭ=8В задаем приращение тока базы =- и определяем получающееся при этом приращение тока коллектора . Тогда дифференциальный коэффициент передачи тока базы

=

Параметры и определяют по входным характеристикам (рис. 7). Рабочая точка находится при IБ =60мкА между характеристиками, снятыми при UКЭ=5В и UКЭ=10В. Для нахождения можно взять любую из них.. Берем две точки IБ=60мкА и IБ=80мкА на одной из характеристик и находим получающиеся при этом приращение напряжения базы =17мВ. Тогда входное сопротивление транзистора

== =850 Ом.

Затем при постоянном токе базы =60 мкА находим приращения напряжения базы =8мВ между характеристиками, снятыми при UКЭ=5В и UКЭ=10В. Тогда коэффициент обратной связи по напряжению:

== =0,0016.

Аналогично могут быть определены по соответствующим характеристикам параметра транзистора в других схемах включения.

Схема замещения транзистора для малого сигнала

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Для малого сигнала в активном режиме транзистор рассматривается как линейный четырехполюсник. На рис.10 приведена формальная схема замещения транзистора в системе h-параметров.

Эта схема отображает систему уравнений (17) и не содержит ничего сверх этого.

На высоких частотах начинает сказываться инерционность транзистора и h-параметры становятся частотно зависимыми.

Инерционность транзистора при быстрых изменениях входных токов обусловлена конечным временем пролета инжектированных носителей и заряжением емкостей p-n-переходов.

Время задержки передачи сигнала от эмиттера к коллектору имеет следующие составляющие

= эп + tпр + tкп , (18)

где эп - время заряжения эмиттерного перехода, tпр - время пролета базы, tкп - время задержки в коллекторном переходе. Последним слагаемым обычно можно пренебречь. С учетом задержки коэффициент передачи становится зависящим от времени или частоты. Переходные характеристики обычно аппроксимируют экспоненциальными функциями:

,

где 0 - статический коэффициент передачи. Соответственно, частотная зависимость (j) определяется выражением

, (19)

где =1/ - граничная частота коэффициента передачи . На этой частоте .

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Т-образную эквивалентную схему транзистора для схемы ОБ можно получить из модели Эберса-Молла, исключив генератор тока II2 и заменив диоды их дифференциальными сопротивлениями и емкостями, учитывая дополнительно сопротивление базы. Эта схема приведена на рис.11, где rЭ rК - дифференциальные сопротивления эмиттерного и коллекторного переходов,

СЭ = СЭбар+СЭдф, СК = СКбар

rБ - распределенное омическое сопротивление базы, генератор тока управляется током IЭr протекающим по rЭ с коэффициентом 0. Таким образом, часть тока эмиттера расходуется на заряжение емкости СЭ, задержка сигнала определяется постоянной времени rЭСЭ=.

Параметры rЭ, СЭдф и заряд, накопленный в базе Qб, зависят от постоянной составляющей тока эмиттера IЭ0 в рабочей точке:

rЭ=T IЭ0, СЭдф=dQб dUЭЬ= IЭ0tпр T, Qб= IЭ0tпр (20)

Таким образом, эта эквивалентная схема учитывает два первых слагаемых в формуле (18). Сопротивления rЭ, rК, rБ можно рассчитать по статическим h-параметрам, измеренным в рабочей точке:

;

; .

Приведенную схему можно пересчитать на Т-образную эквивалентную схему для включения с ОЭ (рис.12).

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Здесь rЭ, rБ имеют те же значения, однако, коэффициент передачи становится частотно зависимым, а дифференциальное сопротивление rK*, и емкость коллектора СK* имеют другие значения:

rK*=rK /(0+1), СK*=(0+1)СK (21)

Эти соотношения получаются из требования эквивалентности этих двух схем. Емкость СЭ исключена из эквивалентной схемы поскольку она учтена в частотной зависимости .

Частотную зависимость коэффициента можно получить подставив выражение (19) в (4)

, (22),

где =1/ - граничная частота коэффициента передачи . На этой частоте .

Постоянная времени совпадает с временем жизни неравновесных носителей в базе и в +1 раз больше, чем :

=(+1)

Соответственно.

= (+1).

Поскольку коэффициент велик, усилительные способности транзистора сохраняются при частотах, значительно превышающих . При >3 в выражении (19) можно пренебречь единицей в знаменателе модуля, тогда

()0/, или ()0=const

Предельной частотой коэффициента усиления тока транзистора пр или fпр=пр/(2) называют частоту, при которой =1. Ее можно определить, измерив на любой частоте f>3f:

fпр=0 f=(f) f (23)

Роль коллекторной емкости

При изменении напряжения на коллекторном переходе внешний ток IК на высоких частотах меньше, чем IЭ или IБ, т.к. часть тока генераторов расходуется на заряжение емкостей СК или СК*.

В схеме ОБ при коротком замыкании на выходе сопротивление rБ окажется соединенным параллельно с емкостью СК. Постоянную времени такой цепочки называют постоянной времени базы б, а также постоянной времени цепи обратной связи ос

бос= rБСК (24)

Если положить =0, эта постоянная времени будет определять предельное быстродействие транзистора. Если в цепь коллектора включено сопротивление RК, оно складывается с rБ. Обычно RK>>rБ поэтому инерционность распределения тока в коллекторной цепи будет определяться постоянной времени RКСК. Инерционность транзистора при наличии нагрузки в схеме ОБ характеризуется эквивалентной постоянной времени oe

oe=+ RКСК (25)

Аналогично, для схемы ОЭ вводится эквивалентная постоянная времени oe

oe=+ RКСК*=+(+1) RКСК (26)

Схема замещения на рис.12 не раскрывает суть физических процессов, определяющих частотную зависимость . Для расчета частотных характеристик в схеме ОЭ часто применяется физическая эквивалентная схема, приведенная на рис.13. Ее называют также гибридной и П-образной.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

В этой схеме генератор тока в выходной цепи управляется напряжением на эмиттерном переходе, которому соответствует некоторая условная точка Б внутри транзистора. Частотно независимый параметр S имеет смысл внутренней крутизны.

S=dIК dUБЭ =0 rЭ=I0К T, (27)

где I0К - постоянная составляющая тока в рабочей точке.

Параметры rБ, rК, CК, CЭ, - те же, что и ранее, остальные определяются соотношениями

rКЭ =r*К, CКЭ=C*К , rБЭ=rЭ (+1) (28)

Распределенное сопротивление базы rБ зависит от I0К

(29)

Частотная зависимость тока выходного генератора определяется частотной зависимостью напряжения на емкости СЭ, которая заряжается током базы с постоянной времени

rБЭ CЭ=(+1)rЭ CЭ==.

С учетом соотношений (20), (23), (27) получаем:

(30)

Транзистор в режиме усиления

При использовании транзистора в качестве усилителя в его выходную цепь включается нагрузка, сопротивление которой будем для простоты считать чисто активным. На рис.14 усилитель на транзисторе изображен в обобщенном виде как четырехполюсник: в выходную цепь включено сопротивление нагрузки Rн; во входной цепи действует источник сигнала, создающий переменное напряжение, , которое должно быть усилено.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Три возможные схемы включения транзистора в качестве усилителя представлены на рис.15. В схемах с ОБ и с ОЭ сопротивление нагрузки Rн включено в коллекторную цепь последовательно с источником коллекторного напряжения , в схеме с ОК нагрузка включена в цепь эмиттера.

Во входные цели включены источники усиливаемого напряжения и напряжения смещения , (ОБ) или (ОЭ, ОК), позволяющие установить рабочую точку на практически линейном участке характеристики, где искажения при усилении минимальны.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Основные параметры режима усиления.

Основным параметрами, характеризующими режим усиления, является следующие:

коэффициент усиления по току

,

коэффициент усиления по напряжению

,

коэффициент усиления по мощности

,

входное сопротивление

выходное сопротивление

Нагрузочные характеристики транзистора.

Характеристики транзистора при наличии нагрузки называются нагрузочными характеристиками. Они имеют иной вид, чем статические характеристики, так как в данном режиме выходное напряжение не остаётся постоянным.. Напряжение коллектора при наличии сопротивления RН в его цепи и ток коллектора IК связаны соотношением:

или (31)

Это выражение, являющееся уравнением прямой, и представляет собой выходную нагрузочную характеристику транзистора. Эта прямая пересекает оси координат в точках

при Uк=0 и при

Нагрузочная характеристика строится на семействе выходных статических характеристик транзистора (рис.16).

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Для получения входной нагрузочной характеристики транзистора перенесем на семейство входных статических характеристик точки А,B,С полученной нами выходной нагрузочной характеристики. Соединяя эти точки плавной кривой (рис.17), получим требуемую характеристику.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

В схеме ОЭ входные статические характеристики в активном режиме практически сливаются и в справочниках обычно приводится лишь одна характеристика для достаточно большого напряжения UКЭ, и ее можно принять в качестве входной нагрузочной характеристики.

По построенным нагрузочным характеристикам можно произвести расчет режима усиления: выбрать область неискаженного усиления, определить напряжение или ток смещения, допустимую амплитуду сигнала, входную и выходную мощность, коэффициент усиления по току, напряжению и мощности.

Связь коэффициентов усиления с h-парамнтрами.

В нагруженном режиме к уравнениям,связывающим приращения токов и напряжений добавляется еще одно, связывающее приращение выходного тока и напряжения согласно нагрузочной характеристике:

,

Три уравнения связывают четыре переменные, таким образом, только одна из них является независимой. Исключая из этих уравнений те или другие величины получаем

(32)

(33)

Обычно

h22<<1/RН, (34)

h11/RН>>h12h21, (35)

тогда

(32а)

(33а)

(36)

Усилительные свойства транзистора

при различных способах включения.

Для маломощного транзистора можно взять следующие типичные значения h-параметров

в схеме с ОБ:

в схеме с ОЭ

в схеме с ОК

Чтобы выполнялись условия (34), (35) положим Rн=30кОм для схемы ОБ и 2кОм для схем ОЭ. Тогда получим

Для схемы с ОБ:

KI=0.98, KU= - 0.98*1031000 KP1000

Недостатком схемы с ОБ является низкое входное сопротивление, затрудняющее согласования ступеней усиления.

Для схемы с ОЭ:

KI=50, KU= - 66.770 KP3500

Благодаря более высокому входному сопротивлению и более высокому усилению по мощности схема с ОЭ получила на практике самое широкое распространение.

В схеме с ОК на эмиттерном переходе действует напряжение , равное разности между входным и выходным напряжениями.Поэтому коэффициент усиления по напряжению схемы с ОК всегда меньше единицы:

.

.

Условие (35) в схеме ОК не выполняется, обычно , и коэффициент усиления по напряжению близок к единице.

Коэффициент усиления по току:

.

Схема с ОК отличается высоким входным и низким выходным сопротивлением:

или .

Схему с ОК называют также эмиттерным повторителем. Эта схема применяется в основном для согласования источника сигнала с большим входным сопротивлением с нагрузкой, имеющим малое сопротивление, при осуществлении усиления по току.

Основные способы задания рабочей точки на входных ВАХ БТ.

На рис.15 для задания рабочего режима входной и выходной цепей используется два источника питания На практике обычно применяется один источник питания - Eк, а режим по постоянному току входной цепи осуществляется схемным путем. На рис.18 приведены некоторые способы задания рабочей точки при включении по схеме с общим эмиттером. Разделитерные конденсаторы С1, С2, СЭ выбираются с достаточно большой емкостью, их сопротивлением в рабочей области частот можно пренебречь.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Простейшая схема приведена на рис.18а. Эта схема с фиксированным током базы, она называется также схемой со стабилизацией тока базы, т.к. при достаточно большом EК (EК>>UБЭ) IБ не меняется при изменении UБЭ вследствие изменения температуры.

Параметры выбранной рабочей точки входной и выходной цепей могут изменяться при изменении температуры в результате изменения токов IЭ и IБ вследствие изменения токов IКБО (ОБ) , IКЭО (ОЭ). Для оценки влияния изменения тока IКБО (IКЭО) на ток коллектора IК используют параметр Кнест - коэффициент нестабильности, определяемый как

Кнест = dIК /dIКБО

Простейшая схема не обеспечивает стабильности коллекторного тока при изменении температуры, коэффициент нестабильности велик:

Кнест = dIК / dIКБО = 1/(1+h21Б)=+1

Схема выбора и стабилизации рабочей точки с резистором между базой и коллектором (рис.18б) позволяет снизить коэффициента нестабильности в [1+h21Э(RК + RБ)] раз относительно схемы рис.18а:

Кнест = (1 + h21Э)/(1 + h21Э(RК + RБ)).

Однако данная схема приводит к появлению обратной связи по напряжению а также к снижению входного сопротивления транзистора..Для исключения этих явлений (недостатков) сопротивление RБ разбивают на две части и заземляют среднюю точку через конденсатор

Для стабилизации рабочей точки транзистора наиболее часто применяют схему с делителем напряжения на базе и резистором в цепи эмиттера, показанную на рис.18в. Сопротивления R1, R2 выбираются достаточно малыми, чтобы ток, проходящий через них, во много раз превышал ток базы IБ, (обычно Iд=(5 10)IБ). В этом случае потенциал базы относительно земли почти не зависит от тока базы. В цепь эмиттера включен резистор RЭ, обеспечивающий отрицвтельную обратную связь по постоянному току. Увеличение тока коллектора (эмиттера) вызывает уменьшение разности потенциалов UБЭ, что приводит обратно к уменьшению тока коллектора IК.

Эта схема при правильном выборе параметров обеспечивает высокую стабильность рабочей точки и выходных характеристик с изменением температуры; стабильность режима при замене одного транзистора другим.

Анализ схемы приводит к следующему выражению для коэффициента нестабильности

При правильно спроектированной схеме величина Rэh21э/(Rэ+R1)>>1, тогда Кнест=1+R1/Rэ. Обычно резистор R2 берут в несколько раз больше, чем входное сопротивление транзистора по переменному току.

Ключевой режим работы БТ.

Ключевой режим работы характеризунтся большой амплитудой переключающего импульса, когда транзистор переходит из состояния с большим внутренним сопротивлением (ключ разомкнут) в состояние с малым сопротивлением (ключ замкнут) и обратно..

Схема простейшего ключа на n-p-n-транзисторе приведена на рис.19. На рис.20а показаны выходные статические характеристики, нагрузочная характеристика и расположение рабочих точек A и B. На рис.20б показано расположение рабочих точек A и B на входных харвктеристиках.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

В точке A транзистор находится в режиме отсечки, на базу подано запирающее напряжение -EБ, напряжение на электродах практически совпадают с э.д.с. источников:

UК EК, UБ -E-Б

В точке B транзистор находится в режиме насыщения, на базу подано отпирающее напряжение +EБ, токи электродов определяются внешними цепями:

I+Б (E+Б - U) / RБ, IКНEК/RК

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Для перевода в режим насыщения необходимо выполнить условие

IБIБН, или, что то же, I+Б IКН,

где IБН ток базы, соответствующий границе режима насыщения, = IКН IБН коэффициент усиления тока базы в режиме большого сигнала. Силу этого неравенства характеризуют оcобым параметром - степенью насыщения S:

S = I+Б /IБН = I+Б /IКН (37)

Статическими параметрами ключа являются остаточное напряжение UКН во включенном состоянии (точка B) и остаточный ток Iост в выключенном состоянии (точка A). В ключевых схемах транзистор находится в активном режиме лишь в переходном состоянии. Остаточное напряжение складывается из напряжения UКЭ и падения напряжения на омическом сопротивлении коллектора rKK:

UКН= UКЭ + rKKIКН

Первое слагаемое определяется формулой:

, (38)

где i - инверсный коэффициент передачи тока базы.

Быстродействие ключа характеризуется динамическими параметрами - временем включения tвкл и временем выключения tвыкл.

Переходные процессы

Рассмотрим переходные процессы при переключении ключа из состояния “выключено” в состояние “включено” и обратно. На рис.21 приведены временные диаграммы напряжений, токов и накопленного заряда при включении и выключении транзисторного ключа.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

В исходном состоянии на базу транзистора подано запирающее напряжение -EБ.

Процесс отпирания транзистора при подаче отпирающего напряжения +E+Б можно разделить на три этапа: задержка фронта, формирование фронта и накопление заряда.

Этап: задержки фронта обусловлен заряжением входной емкости запериого транзистора от значения -EБ до напряжения отпирания эмиттерного перехода U (для кремниевого иранзистора U0,6В для германиевого U0,2В).

Этот процесс протекает с постоянной времени фc

фc=RБCвх (39)

Входную емкость Свх обычно принимают равной сумме барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного переходов

Cвх=CЭбар+CКбар (40)

Время задержки фронта определяется формулой

(41)

Ток заряжения входной емкости показан на рис.21 штриховой линией. В момент t1 открывается эмиттерный переход и начинается инжекция носителей в базу, транзистор переходит в активный режим. На этом этапе коллекторный ток возрастает до значения IКН. Процесс формирования фронта характеризуется эквивалентной постоянной времени фoe

, (42)

где ф - время жизни неосновных носителей в базе, - усредненная емкость коллекторного перехода. Обычно принимают =1,6СК для сплавных и =1,4СК для дрейфовых транзисторов, где СК - емкость коллекторного перехода запертого транзистора. Длительность фронта tф= t2-t1 определяется формулой

 (43)

При S>>1 формула упрощается:

tф = фoe / S (43а)

В конце этапа формирования фронта в базе транзистора накапливается заряд Qгр, а напряжение на коллекторном переходе падает до нуля. После того как транзистор начал работать в режиме насыщения внешних изменений в схеме ключа не происходит. Однако продолжается накопление заряда, причем на данном этапе заряд накапливается не только в базовом, но и в коллекторном, слое. В конце этапа накапливается стационарный заряд Qстац

, (44)

где - среднее время жизни в базовом и коллекторном слоях. Длительность этого процесса составляет примерно 3. Если длительность входного импульса меньше, чем 3, накопленный заряд будет меньше стационарного значения.

Процесс выключения начинается в момент t3, когда на базу подается запираюшее напряжение. В момент переключения на обоих переходах сохраняется прямое смещение, близкое к U. При этом коллекторный ток остается равным IКН. Базовый ток принимает значение:

(45)

На первом этапе процесса выключения происходит рассасывание накопленного заряда за счет экстракции p-n-переходами током и за счет рекомбинации. Скорость изменения заряда

Окончание этапа рассасывания характеризуется тем, что концентрация избыточных зарядов на коллекторной границе базы падает до нуля и на коллекторном переходе восстанавливается обратное напряжение. Только после этого может начаться уменьшение коллекторного тока и формирование среза импульса. Длительность этого процесса называется временем рассасывания tр или временем задержки среза tхср. В конце этого этапа в базе остается некоторый остаточный заряд Qост. Время рассасывания определяется интегрированием выражения (47) в пределах от до Qост:

(46)

Обычно Qост значительно меньше Qгр, а Qгр<< Qстац, поэтому в первом приближении можно пренебречь остаточным зарядом. Тогда

(46а)

По окончпнии процесса рассасывания начинается последний этап переходного процесса - запирание транзистора. Длительность запирания обычно определяется процессом заряжения коллекторной емкости, протекающей с постоянной времени фк=RК, длительность среза по уровню IК=0,1IКН равна

tc=2,3 RК (47)

Время включения tвкл и время выключения tвыкл. равны

tвкл= tзф+ tф, tвыкл.= tр+ tс (48)

При практическом определении времен tзф, tф, tр, tс обычно используются уровни 0,1IКН и 0,9IКН

Полевые транзисторы.

Полевой транзистор - полупроводниковый прибор, в котором выходной ток управляется входным напряжением. Входное напряжение создает электрическое поле, влияющее на выходной ток, поэтому транзистор называется полевым.

В полевых транзисторах ток создается основным видом носителей, а неосновные носители не играют существенной роли. Поэтому полевые транзисторы называют униполярными, в отличии от обычных, биполярных транзисторов. Процессы инжекции и диффузии отсутствуют, основным видом движения является дрейф в электрическом поле.

Управление током осуществляется с помощью электрического поля, поперечного к направлению дрейфа носителей. Управляющий электрод, создающий это поле, называется затвором.

Проводящий слой, по которому проходит рабочий ток, называется каналом. Существуют p-канальные и n-канальные транзисторы. Область, откуда носители поступают в канал, называется истоком, область, куда они выходят из канала, - стоком. Исток и сток в принципе обратимы.

Каналы могут быть приповерхностными - МДП-транзисторы (транзисторы с изолированным затвором), и объемными -ПТ с управляющим p-n-переходом и с баръером Шоттки.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Условные обозначения транзисторов приведено на рис.22

Входное сопротивление полевых транзисторов для постоянного тока и низкой частоты переменного тока может быть очень большим: 108-1015 Ом.

Полевой транзистор с управляющим р-n переходом

Устройство полевого транзистора с управляющим р-n-переходом с n-каналом показано на рис.23а. Канал сформирован в слаболегированном эпитаксиальном слое n-типа, выращенном на подложке p+-типа (верхним индексом + обозначаются сильнолегированные области), в котором далее созданы область затвора p+-типа, ограничивающая канал сверху, и области истока и стока n+-типа, p-n-переход канал-подложка служит для изоляции канала от подложки и установки начальной толщины канала. Подложка обычно соединяется с истоком, но может иметь также отдельный вывод и служить вторым управляющим электродом.

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Устройство ПТ с p-каналом аналогично, лишь тип проводимости областей меняется на противоположный, соответственно, меняется и полярность напряжений, прилагаемых к электродам.

Принцип действия ПТ основан на изменении сечения проводящего канала и, следовательно, его проводимости при подаче на затвор обратного смещения. При этом р-n-переход затвор-канал расширяется в сторону канала и уменьшается высота канала.

Изменение проводимости канала приводит к изменению тока стока IС, протекающего по каналу под действием напряжения UCИ, приложенного между истоком и стоком.

Транзисторы с металло-полупроводниковым затвором (затвором Шоттки) имеют такой же принцип действия, как и транзисторы с р-п-затвором, отличие состоит лишь в том, что обедненный слой располагается непосредственно у поверхности полупроводника.

Теория транзистора с р-п- затвором

Пусть подложка и исток соединены друг с другом и UCИ = 0, на затвор подано напряжение -UЗИ (рис.23б).

Тогда толщина р-n перехода затвор-канал равна:

...