I II - III IV

КП - 103 Л

ГТ - 313 А

Биполярные и полевые транзисторы. Тиристоры

 

Биполярные транзисторы

Транзистором называется ППП с одним или несколькими р-п переходами пригодный для усиления мощности и имеющий не менее трех выводов.

По принципу действия различают биполярные (БТ) и униполярные (УТ) (полевые) транзисторы. В БТ выходной ток управляется входным током, в УТ – входным напряжением.

По порядку чередования р и п областей в различают р-п-р и п-р-п биполярные транзисторы. Физические процессы в обеих типах идентичны.

По частотным свойствам: низкочастотные (НЧ)(<3 МГц); средних частот (3-30 МГц); высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ) (>30 МГц);

По мощности: маломощные транзисторы (ММ) (<0,3 Вт), средней мощности (СрМ) (0,3 - 3Вт), мощные (М) (>3 Вт).

Маркировка.

I – материал полупроводника: Г(1) – германий, К (2)– кремний.

II – тип транзистора по принципу действия: Т – биполярные, П – полевые.

III – три или четыре цифры – группа транзисторов по электрическим параметрам. Первая цифра показывает частотные свойства и мощность транзистора в соответствии с ниже приведённой таблицей.

Табл. 2.2.1

 

IV – модификация транзистора в 3-й группе.

Все современные БТ являются плоскостными.

 

Устройство биполярных транзисторов.

 

Основой биполярного транзистора является кристалл полупроводника p-типа или n-типа проводимости, который также как и вывод от него называется базой (рис.2.2.13, 2.2.14).

Диффузией примеси или сплавлением с двух сторон от базы образуются области с противоположным типом проводимости, нежели база.

 

Рис.2.2.13. Структура и УГО n-p-n и p-n-p транзисторов

 

Область, имеющая бoльшую площадь p-n перехода, и вывод от неё называют коллектором. Область, имеющая меньшую площадь p-n перехода, и вывод от неё называют эмиттером. p-n переход между коллектором и базой называют коллекторным переходом, а между эмиттером и базой – эмиттерным переходом.

Направление стрелки в транзисторе показывает направление протекающего тока. Основной особенностью устройства биполярных транзисторов является неравномерность концентрации основных носителей зарядов в эмиттере, базе и коллекторе. В эмиттере концентрация носителей заряда максимальная. В коллекторе – несколько меньше, чем в эмиттере. В базе во много раз меньше, чем в эмиттере и коллекторе.

Устройство БТ поясняется на рис. 2.2.14

 

Рис.2.2.14. Устройство биполярного транзистора

 

Таким образом, особенностями конструкции являются:

1.Толщина базы мала ( много меньше длины пробега носителей). В противном случае будем иметь 2 независимых р-п перехода (будет ре­комбинация в базе).

2. Концентрация примеси в базе мала.

3. Площадь коллекторного перехода больше площади эмиттерного перехода.

 

Принцип действия биполярных транзисторов.

При работе транзистора в усилительном (активном) режиме эмиттерный переход открыт, а коллекторный – закрыт. Это достигается соответствующим включением источников питания (рис.2.2.15 для транзистора р-п-р типа).

На рис.2.2.15 показано токопрохождение в транзисторе р-п-р типа в статическом режиме, когда отсутствуют источник входного сигнала и нагрузка, для схемы с общей базой.

 

Рис.2.2.15. Токопрохождение в транзисторе p-n-p типа

Принцип действия биполярного транзистора (БТ) в активном режиме основан на использовании следующих явлений:

1.Инжекции неосновных носителей заряда из эмиттера в базу.

2.Переноса инжектированных носителей через базу за счет диффузии или дрейфа.

3.Экстракции носителей заряда из базы в коллектор полем коллекторного перехода

Так как эмиттерный переход открыт, то через него будет протекать ток эмиттера, вызванный переходом дырок из эмиттера в базу и переходом электронов из базы в эмиттер. Следовательно, ток эмиттера будет иметь две составляющие: дырочную и электронную. Эффективность эмиттера оценивается коэффициентом инжекции:

γ =

Iэ = Iэр + Iэn.

Инжекцией зарядов называется переход носителей зарядов из области, где они были основными в область, где они становятся неосновными. В базе дырки рекомбинируют с электронами базы, их концентрация в базе пополняется от источника в цепи эмиттера, за счёт чего в цепи базы будет протекать очень малый ток. Основная часть дырок, не успевших рекомбинировать в базе и прошедших базу в результате диффузии, под действием ускоряющего поля закрытого коллекторного перехода как неосновные носители будет переходить в коллектор, образуя ток коллектора. Переход носителей зарядов из области, где они были неосновными, в область, где они становятся основными, называется экстракциейзарядов. Степень рекомбинации носителей зарядов в базе оценивается коэффициентом перехода носителей зарядов

δ = .

Основное соотношение для токов в транзисторе:

 

Iэ = Iк + Iб.

δγ = = = α ,

где α – статический коэффициент передачи тока эмиттера транзистора в схеме с общей базой или коэффициент «усиления» по току:

Iкр = α Iэ.

Дырки из коллектора как неосновные носители зарядов будут переходить в базу, образуя обратный ток коллектора Iкбо.

Iк = α Iэ + Iкбо.

Из трёх выводов транзистора на один подаётся входной сигнал, со второго – снимается выходной сигнал, а третий вывод является общим для входной и выходной цепи. Таким образом, рассмотренная выше схема получила название схемы с общей базой.

Iвх = Iэ; Iвых = Iк; Uвх = Uэб; Uвых = Uкб.

Напряжение в транзисторных схемах обозначается двумя индексами в зависимости от того, между какими выводами транзистора эти напряжения измеряются.

 

Режимы работы

 

В усилительном режиме на переходы подают напряжения Uэб = 0,1...1B, Uкб =10...30 В. В зависимости от величины и полярности напряжений на переходах различают следующие режимы работы:

1.Режим отсечки. На оба перехода поданы обратные напряжения. Через переходы протекают небольшие обратные токи Iэбо и Iкбо , обусловленные неосновными носителями. Транзистор закрыт (заперт). ( его сопротивление - велико).

2. Режим насыщения. На оба перехода поданы прямые напряжения. Через переходы протекают большие прямые токи (Iэнас, Iкнас), обусловленные основными носителями . Транзистор открыт. ( его сопротивление - мало).

3. Активный режим. На один из переходов подается прямое напря- жение, на другой - обратное. Если на эмиттерном переходе прямое на­пряжение, то режим активный нормальный (или просто - активный). (рис. 2.2.15), если обратное - инверсный активный режим.

 

Способы включения

В зависимости от того, какой электрод является общим для входной и выходной цепей различают схемы включения с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК). Упрощенно эти схемы можно показать так (полярность напряжений указана для активного режима):

 

 

Рис.2.2.16. Способы включения транзистора

Принцип работы и усилительное действие транзистора в любой из схем включения остаются неизменными. Вместе с тем в зависимости от схемы включения параметры схемы для одного и того же транзистора различные. Так , например, для схемы ОБ статический коэффициент передачи по току α ( или h_21б) <1, а для схемы ОЭ статический коэффициент передачи по току β ( или h_21э = ΔIк/Δ Iб >>1, где ΔIк, Δ Iб- приращения тока коллектора и тока базы соответственно).

Различные схемы включения позволяют наиболее эффективно использовать свойства транзистора и обеспечивают межкаскадное согласование в сложных транзисторных схемах.

Если усиление одного каскада недостаточно, применяют много­каскадные схемы. Кроме того, применяется т.н. составной транзистор. Есть несколько схем составного транзистора. Наиболее распространенные 2 из них:

 

 

 

Рис.2.2.17. Составные транзисторы

 

Динамический режим работы транзисторов .

Сущность динамического режима работы транзистора. Режим усиления гармонического сигнала

При работе транзистора в различных радиотехнических схемах в его входную цепь поступают сигналы, например, переменные напряжения (рис.2.2.15).

Под действием Uвхизменяются Iвх и Iвых.

Для выделения полезного сигнала в выходную цепь транзистора включается нагрузка.

Падение напряжения на резисторе нагрузки, вызванное протекающим по нему током, снижает значение напряжения, приложенного к коллекторному переходу. Вследствие этого при подаче Uвхвыходной ток будет изменяться как под действием Uвх , так и под действием взаимосвязанного и одновременно изменяющегося с ним Uвых.Такой режим работы транзистора называется динамическим (нагрузочным).

Простейшая схема усилителя на транзисторе по схеме ОЭ имеет вид (рис.2.2.18). Источник Еб совместно с Rбобеспечивает выбор исходной рабочей точки (р.т.) на участке характеристик с наименьшей нелинейностью.

 

 

Рис.2.2.18. Схема усилителя на транзисторе

Rк- для выделения полезного сигнала. Работу такого усилителя поясним временными диаграммами токов и напряжений .

Исходный режим(статический). При этом ег= 0. Через переходы протекают постоянные токи Iэрт, Iбрт, Iкрт, величины которых определяются выбранной рабочей точкой. Рабочая точка (р.т.) выбирается, исходя из особенностей статических характеристик транзистора (СХТ), нагрузки Rк, вида входного сигнала и его амплитуды.

Выходное напряжение равно нулю, т.к. Ср2 не пропускает постоянную составляющую.

Рабочий режим(динамический).

Пусть входной сигнал является гармоническим.

При этом происходит изменение токов и напряжений также по гармоническому закону (рис.2.2.19). Искажения тем меньше, чем больше линейность рабочего участка.

 

 

 

Рис.2.2.19. Временные диаграммы

В процессе усиления происходит преобразование энергии источника Ек в энергию переменного тока. При этом транзистор является своеобразным регулятором - он управляет током источника Е к.

При правильном выбореRквыходное напряжение по амплитуде больше входного.

 

Нагрузочные характеристики

Представляют собой зависимости между токами и напряжениями транзистора в нагрузочном (динамическом) режиме.

Значения токов и напряжений определяются как СХТ, так и внешними элементами схемы. Рассмотрим для схемы 0Э.

Выходная нагрузочная характеристика

Для определения режима работы выходной части транзистора необходимо
совместно решить 2уравнения:

- статические выходные характеристики Iк = f (Uкэ) /Iб =const

- уравнение, характеризующее влияние нагрузки Uкэ =Eк – Iк Rк.

Второе уравнение представляет уравнение прямой линии и называется нагрузочной прямой. Решение можно провести графически.

Для построения нагрузочной прямой достаточно определить 2ее точки:

 

Iк =0 , Uкэ =Eк.

 

Uкэ =0, Iк = Eк /Rк.

 

Рис.2.2.20. Выходная нагрузочная характеристика

Рабочая точка определяется

и

током Iбрт при заданных Eк, Rк. (Iб₂).

При изменении UвхIбизменяется и р.т. перемещается по нагрузочной прямой (А - В)

Таким образом, нагрузочная выходная характеристика представляет собой совокупность точек пересечения нагрузочной прямой с выходными СХТ. При большом числе точек совпадает с нагрузочной прямой.

Входная нагрузочная характеристика

Практически эту характеристику получают путем переноса на семейство входных СХТ точек выходной нагрузочной характеристики. Для многих транзисторов характерно очень слабое влияние выходного напряжения на входной ток, т.е. характеристики идут близко друг к другу. При этом нагрузочная входная характеристика сливается с входной статической, снятой при Uкэ не равном нулю.

Усилительные свойства биполярного транзистора.

 

Независимо от схемы включения, транзистор характеризуется тремя коэффициентами усиления(коэффициентами передачи):

 KI = Iвых / Iвх – по току;

 KU = Uвых / Uвх = (Iвых Rн) / (Iвх Rвх) = KI Rн / Rвх – по напряжению;

 KP = Pвых / Pвх = (Uвых Iвых) / (Uвх Iвх) = KI∙KU – по мощности.

 

Тиристоры

Тиристорами называются электропреобразовательные полупровод -никовые приборы с тремя или более р-п переходами, предназначенные для использования в качестве переключающих устройств.

В 1956 год были разработаны кремниевые четырехслойные структуры типа р-п-р-п. На основе этих структур в дальнейшем был создан ряд приборов, получивших название тиристоров.

Тиристоры бывают:

управляемые и неуправляемые;

в зависимости от числа выводов (наружных электродов): двухэлектродные – динисторы; трехэлектродные – тринисторы; четырехэлектродные - бинисторы (тетристоры); симисторы – это симметричные тиристоры, т. е. тиристоры с симметричной ВАХ.

 

Устройство, принцип действия, вольтамперная характеристика и параметры динистора , тринистора

 

Динистор

Наружная p-область и вывод от неё называется анодом(см. рис. 2.2.21).

 

Рис.2.2.21. Структура динистора

 

Наружная n-область и вывод от неё называется катодом. Внутренние p- и n-области называются базами динистора. Крайние p-n переходы называются эмиттерными, а средний p-n переход называется коллекторным. Подадим на анод «-», а на катод «+». При этом эмиттерные переходы будут закрыты, коллекторный открыт. Основные носители зарядов из анода и катода не смогут перейти в базу, поэтому через динистор будет протекать только маленький обратный ток, вызванный неосновными носителями заряда. Если на анод подать «+», а на катод «-», то эмиттерные переходы открываются, а коллекторный закрывается. При напряжениях на динисторе, не превышающих некоторого значения, называемого напряжением включения, основные носители зарядов переходят из анода в базу 1, а из катода – в базу 2, где они становятся неосновными и в базах происходит интенсивная рекомбинация зарядов, в результате которой количество свободных носителей зарядов уменьшается. Эти носители заряда подходят к коллекторному переходу, поле которых для них будет ускоряющим, затем проходят базу и переходят через открытый эмиттерный переход, т. к. в базах они опять становятся основными. Пройдя эмиттерные переходы, электроны переходят в анод, а дырки – в катод, где они вторично становятся неосновными и вторично происходит интенсивная рекомбинация. В результате количество зарядов, прошедших через динистор, будет очень мало и прямой ток также будет очень мал. При увеличении напряжения прямой ток незначительно возрастает, т. к. увеличивается скорость движения носителей, а интенсивность рекомбинации уменьшается. При увеличении напряжения до определённой величины происходит электрический пробой коллекторного перехода. Сопротивление динистора резко уменьшается, ток через него сильно увеличивается и падение напряжения на нём значительно уменьшается. Считается, что динистор перешёл из выключенного состояния во включённое.

Динисторы применяются в качестве бесконтактных переключательных устройств, управляемых напряжением.

Основными параметрами тиристоров (динисторов) являются (см. ВАХ динистора - рис.2.2.22):

Напряжение включения (Uвкл)– это напряжение, при котором ток через динистор начинает сильно возрастать.

Ток включения (Iвкл) – это ток, соответствующий напряжению включения.

Ток выключения (Iвыкл)– это минимальный ток через тиристор, при котором он остаётся ещё во включённом состоянии.

Остаточное напряжение (Uост)– это минимальное напряжение на тиристоре во включённом состоянии.

Ток утечки (Io)– это ток через тиристор в выключенном состоянии при заданном напряжении на аноде.

Максимально допустимое обратное напряжение(Uобр.max).

Максимально допустимое прямое напряжение(Uпр.max).

Время включения (tвкл)– это время, за которое напряжение на тиристоре уменьшится до 0,1 напряжения включения.

Время включения (tвыкл)– это время, за которое тиристор переходит из включённого в выключенное состояние.

 

 

Рис.2.2.22. ВАХ динистора

 

На рис.2.2.23 (слева) изображена структура динистора и показано движение носителей (электронов и дырок) по ней, а также эквивалентное представление ее (справа) в виде двух транзисторных структур.

 

Рис.2.2.23. Динистор и его эквивалентная схема

 

Тринистор

 

Тринисторы можно включать при напряжениях, меньших напряжения включения динистора. Для этого достаточно на одну из баз подать дополнительное напряжение таким образом, чтобы создаваемое им поле совпадало по направлению с полем анода на коллекторном переходе. Можно подать ток управления на вторую базу, но для этого на управляющий электрод необходимо подавать напряжение отрицательной полярности относительно анода, и поэтому различают тринисторы с управлением по катоду и с управлением по аноду.

На рис.2.2.24 показано включение тринистора и его ВАХ

 

Рис.2.2.24. Включение тринистора (а) и семейство его ВАХ (б)

 

Включение тринистора достигается:

1. Увеличением напряжения U до U вкл;

2. С помощью управляющего тока Iу .

Выключение тринистора достигается:

1. Разрывом цепи тока (уменьшением тока I до I _выкл);

2. Изменением полярности U;

3. С помощью управляющего тока.

Если управление осуществляется по обеим базам, то тиристор называется тетристором (бинистором), ВАХ тетристора аналогичны ВАХ тринистора, т.к. последние, по существу, являются частными случаями. Возможности тетристора значительно шире,т.к. наличие второго управляющего электрода позволяет не только сдвигать, но и в определенных пределах изменять вид характеристики.

Ток и напряжения управления имеют небольшую величину, а ток в анодной цепи может быть от долей ампера до сотен ампер при анодных напряжениях от нескольких десятков-сотен вольт до нескольких тысяч вольт. Поэтому коэффициент усиления по мощности у тринисторов достигает 10⁴ ... 10⁵ .

Из различных р-п-р-п переключателей тринисторы получили наи­большее практическое применение. Они используются в импульсных схемах связи, радиолокации, автоматике, в мощных выпрямителях и инверторах, в устройствах управления электродвигателями и т. д.

 

Особенности устройства и вольт-амперная характеристика симметричного тиристора (симистора)

Симметричный тиристор (симистор) представляет собой много­слойную структуру типа п-р-п-р-п, состоящую из пяти областей с чередующимися типами электропроводности, которые образуют четыре р-п перехода (Рис.2.2.25). Причем переходы П1 и П4 шунтируются объемными сопротивлениями баз, образованными областями Р1 и Р2 соответственно. На рис.2.2.26 представлена ВАХ симистора.

 

 

Рис.2.2.25. Симистор Рис.2.2.26. ВАХ симистора

На рисунках 2.2.27 изображены условные графические обозначения (УГО) рассматриваемых в данной теме приборов (а.– УГО динистора, б – тринистора с управлением по катоду, в – тринистора с управлением по аноду, г – неуправляемого симистора, д – симистора с управлением по аноду, е - симистора с управлением по катоду соответственно.

 

а б в

 

г д е

Рис.2.2.27. Условные графические обозначения тиристоров

Маркировка расшифровывается так:

КН102Б – кремниевый динистор; КУ202А – кремниевый тринистор.

Первая буква «К» обозначает материал кремний.

Вторая – тип прибора – динистор (неуправляемый) или тринистор (управляемый).

Третья группа –трёхзначный цифровой код, и четвёртая группа расшифровываются так же, как и все рассмотренные ранее полупроводниковые приборы.

 

Полевые транзисторы с управляющим р-п переходом

Рассмотренные до сих пор транзисторы являются биполярными, т.к. их работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков (дырок и электронов).

В отличие от них в униполярных транзисторах используются носи- тели одного знака (дырки или электроны). Униполярные транзисторы получили также название полевые.

Термин "полевые" характеризует механизм управления током. Управление величиной тока в полевых транзисторах осуществляется с помощью поперечного электрического поля (а не тока). В этом отно­шении они имеют много общего с электронными дампами.

В настоящее время промышленностью выпускаются два типа полевых транзисторов:

полевые транзисторы с управляющим р-п переходом;

полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП или МОП-транзисторы).

Устройство и принцип действия полевого транзистора с управляющим р-п переходом

 

Рис.2.2.28. Структура полевого транзистора

 

Предложен в 1952 г. Устройство полевого транзистора с управляющим р-п переходом, изготовленного на основе полупроводника п-типа, показано на рис. 2.2.28. Он состоит из полупроводника п-типа и двух областей р-типа, образующих два р-п перехода с п-областью. Области р-типа соединяются вместе и образуют управляющий электрод, называемый затвором (З). Часть полупроводниковой области п-типа, заключенная между переходами, называется каналом.Если к торцевым контактам подключить источник Е2, то создается продольное электрическое поде в п-области (канале), под действием которого электроны будут двигаться от одного торцевого контакта к другому (к плюсу источника) т.е. потечет ток. Величина этого тока зависит от электропроводности канала, т.е. от площади поперечного сечения его. Последняя в свою очередь зависит от ширины р-п переходов.

Электрод, от которого движутся носители заряда называется истоком (И), к которому движутся - стоком (С). Ток, протекающий во внешней цепи, называется током стока (I_с).

На затвор относительно истока подается напряжение U_3И от источника E1, смещающее р-п переходы в обратном направлении, что приводит к расширению запирающего слоя переходов и уменьшению площади сечения токопроводящего канала.

Ток стока оказывается зависящим от напряжения U_3И. При нулевом напряжении U_зи сечение канала и его электропроводность велики . При увеличении U_зи увеличивается ширина запирающего слоя переходов, сечение канала уменьшается, сопротивление возрастает, I_с при этом уменьшается. Таким образом, изменяя U _зи можно управлять током, протекающим через канал полевого транзистора. На этом и основан принцип действия такого транзистора.

При некотором значении U _зи может произойти полное перекрытие канала и ток стока станет равным нулю. Такое напряжение называется напряжением отсечки ( U зи отс ).

Для эффективного управления сечением канала управляющий р-п переход делают резко несимметричным так, чтобы запирающий слой в основном располагался в толще полупроводниковой пластинки. Это дос­тигается за счет различной концентрации акцепторов ( Na ) и доноров (Nд ) в затворе и самой пластинке (Na >>Nд ).

Если сравнить полевой транзистор данного типа с вакуумным триодом, то затвор выполняет роль сетки, исток - роль катода, сток –роль анода.

Рассмотренный полевой транзистор называется полевым транзистор­ом с управляющим р-п переходом и каналом п-типа. Если в качестве исходного материала используется полупроводник р-типа, а затвор образован областями п-типа, то такой прибор называется полевым транзистором с управляющим р-п переходом и каналом р-типа.

Условное графическое изображение (УГО) полевого транзистора с каналом n-типа изображено на рисунке 2.2.29,а, а с каналом p-типа на рисунке 2.2.29,б.

 

а б

Рис.2.2.29. Условные графические изображения полевых транзисторов

 

Устройство, принцип действия, статические

характеристики и параметры МДП-транзисторов

 

Принцип действия МДП-транзистора основан на изменении концент­рации носителей заряда в поверхностном слое ПП и толщины этого слоя под действием внешнего электрического поля.

Существует две разновидности МДП-транзисторов:

со встроенным каналом (обедненного типа);

с индуцированным каналом (обогащенного типа).

 

МДП транзисторы со встроенным каналом

 

Основой такого транзистора (рис.2.2.30) является пластинка слаболегированного ПП п-или р - типа, называемая подложкой (П). На поверхность пластинки наносится слой диэлектрика (обычно SiО₂), толщиной 0,2...0,3 мкм.

 

Рис.2.2.30. Структура МДП транзистора

 

Внутри подложки создаются две сильнолегированные области с противоположным относительно подложки типом проводимости.

Одна из этих областей (правая) называется стоком (С), другая (левая) - истоком (И). Между И и С технологическим путем изготавливается канал, представляющий слаболегированную область того же типа проводимости, что И и С. Над каналом выполняется затвор (3) - металлический слой изолированный от него диэлектриком.

Выводы истока, стока и подложки имеют омические контакты с соответствующими областями. Подложку обычно соединяют с истоком.

При изменении напряжения на затворе будет изменяться концентрация носителей в канале, толщина канала и, следовательно, проводимость канала. Это напряжение может быть положительным, отрицательным или равным нулю.

При подаче U_зи >0канал становится обедненным, а при подаче U_зи <0 - обогащенным. Таким образом в зависимости от полярностииспользуется режим обеднения или обогащения.

 

Рис.2.2.31. Стоковые характеристики

 

Стоковые характеристики МДП-транзистора со встроенным каналом р-типа имеют вид (рис. 2.2.31) В отличие от полевого транзистора с управляющим р-п переходом МДП - транзистор со встроенным каналом может работать при различной полярности напряжения U_зи . Пороговым называется такое напряжение U_зи , при котором I_с становится равным нулю (аналог - напряжение отсечки).

 

МДП- транзисторы с индуцированным каналом

Устройство такого транзистора аналогично предыдущему, за ис-ключением самого канала - он отсутствует (рис.2.2.32).

Высоколегированные р-области И и С с ПП подложки п-типа образуют р-п-переходы и при любой полярности Ucu один из этих переходов включен в обратном направлении и препятствует протеканию тока стока.

 

Рис.2.2.32. Структура МДП транзистора с индуцированным каналом

Следовательно, при U_зи= 0 токопроводящий канал отсутствует. Этот канал в рабочем режиме индуцируется соответствующим напряжением на затворе. Для указанного типа проводимости при подаче положительного напряжения на затвор поверхностный слой ПП обедняется дырками и канал отсутствует. Чтобы образовался токопроводящий канал, необходимо в поверхностном слое создать инверсный слой (с р-типом проводимости). Для этого на затвор следует подать отрицательное напряжение достаточной величины (больше U _{зи пор}).

При увеличении напряжения U _си ток I_с увеличивается, падение напряжения на канале увеличивается, ширина канала изменяется (вблизи истока - шире, вблизи стока - уже), рост тока стока замедляется (как в полевом транзисторе с управляющим р-п переходом). При увеличении напряжения U _зиканал расширяется, обогащается дырками, ток стока увеличивается стоковые характеристики смещаются вверх.

У МДП-транзисторов всех типов потенциал подложки оказывает заметное влияние на характеристики и параметры транзисторов. Подложка может выполнять роль второго затвора, хотя управляющее действие ее сравнительно невелико. Напряжение на подложке относительно исто­ка должно иметь такую полярность, чтобы р-п переход исток-подложка был обратно включенным. Это приводит к расширению индуцированного или встроенного р-п перехода канал-подложка и уменьшению проводимос­ти канала. Иными словами р-п переход канал-подложка действует как затвор полевого транзистора с управляющим переходом.

Условные обозначения МДП-транзисторов приведены на рис.2.2.33(1 и 2 - МДП-транзисторы со встроенным каналом р- и п типа соответственно; 3 и 4 - МДП-транзисторы с индуцированным каналом р- и п типа соответственно.

 

Рис.2.2.33. Условные обозначения МДП-транзисторов

 

Контрольные вопросы

 

1. Что называется р-п переходом?

2. Каков принцип работы биполярных транзисторов?

3. Каков принцип работы полевых транзисторов?

4. Какая из двух схем включения транзистора с ОБ или с ОЭ имеет большее входное сопротивление и почему?

5. Какая из двух схем включения транзистора с ОБ или с ОЭ имеет больший коэффициент усиления по току?