Основные характеристики полевых транзисторов.

К основным характеристикам полевых транзисторов относятся:

· стокозатворная характеристика – это зависимость тока стока I_С от напряжения на затворе U_ЗИ (рис. 2.4, а);

· стоковая характеристика – это зависимость I_С от U_СИ при постоянном напряжении на затворе (рис. 2.4, б)

I_С = f (U_СИ), при U_ЗИ = const.

 

Рис. 2.4. Характеристики полевых транзисторов с управляющим p-n переходом: а – стокозатворная (входная); б – стоковая (выходная)

 

Основные параметры полевых транзисторов:

· напряжение отсечки;

· крутизна стокозатворной характеристики. Она показывает, на сколько миллиампер изменится ток стока при изменении напряжения на затворе на 1 В (рис. 2.4, а)

QUOTE S=∆Ic∆Uзи , при U_СИ = const,

;

· внутреннее (или выходное) сопротивление полевого транзистора (рис. 2.4, б)

, при U_ЗИ = const;

· входное сопротивление

.

Полупроводниковые ИС.

Полупроводниковая интегральная схема представляет собой монокристалл полупроводника, отдельные части которого выполняют определенные электрические функции. При этом схемные компоненты: диоды, транзисторы, резисторы и конденсаторы - создаются методами планарной или планарно-эпитаксиальной технологии.

Полупроводниковые интегральные схемы целесообразно применять в крупносерийном производстве. В таких интегральных схемах весьма перспективным является использование МОП-транзисторов. Полупроводниковые интегральные схемы на МОП-транзисторах являются более технологичными, дешевыми и компактными по сравнению с аналогичными схемами на биполярных транзисторах. В мелкосерийном производстве более экономичными являются гибридные схемы, которые требуют для своего изготовления менее сложной оснастки.

Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия, оксид гафния).

Билет № 39

Классификация диодов.

Зависимость коэффициента усиления тока транзистора от частоты.

Амплитудно-частотная характеристика усилителя на биполярном

транзисторе определяется как частотными свойствами транзистора, так и частотными зависимостями внешних RC-цепей. Зависимость коэффициента усиления по току биполярного транзистора от частоты определяется параметрами его структуры и свойствами полупроводникового материала, из которого он изготовлен.

Существование этой зависимости связано с двумя принципиально

различными факторами:

а) процессами диффузионного движения носителей в базе

транзистора от эмиттера к коллектору;

б) совокупным влиянием емкости коллекторного перехода и

сопротивления базы.

Совмещенные ИС.

Интегральная схема, в к-рой все активные элементы (напр., диоды, транзисторы) выполнены в объёме и на поверхности ПП подложки по пленарной технологии, а пассивные элементы (напр., резисторы, конденсаторы) и межэлементные соединения нанесены в виде плёнок на поверхность сформированной монолитной структуры. По сравнению с полупроводниковыми интегральными схемами С. и. с. имеют больший диапазон номин. значений и более высокую стабильность пассивных элементов; однако достоинства С. и. с. достигаются за счёт увеличения числа технологич. операций и нарушения единства технология, цикла. По степени интеграции С. и. с. приближаются к ПП ИС.

 

Билет №40

1) Выпрями́тельные дио́ды — диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. На смену электровакуумным диодам и игнитронам пришли диоды из полупроводниковых материалов и диодные мосты (четыре диода в одном корпусе). Обычно к быстродействию, ёмкости p-n перехода и стабильности параметров выпрямительных диодов не предъявляют специальных требований

 

Основные параметры выпрямительных диодов:

· среднее прямое напряжение Uпр.ср. при указанном токе Iпр.ср.;

· средний обратный ток Iобр.ср. при заданных значениях обратного напряжения Uобр и температуры;

· допустимое амплитудное значение обратного напряжения Uобр.макс.;

· средний прямой ток Iпр.ср.;

· частота без снижения режимов.

Частотный диапазон выпрямительных диодов невелик. При преобразовании промышленного переменного тока рабочая частота составляет 50 Гц, предельная частота выпрямительных диодов не превышает 20 кГц.

По максимально допустимому среднему прямому току диоды делятся на три группы: диоды малой мощности (Iпр.ср. ≤ 0,3 А), диоды средней мощности (0,3 А < Iпр.ср. < 10 А) и мощные (силовые) диоды (Iпр.ср. ≥ 10 А).

В состав параметров диодов входят диапазон температур окружающей среды (для кремниевых диодов обычно от -60 до +125 °С) и максимальная температура корпуса.

Среди выпрямительных диодов следует особо выделить диоды Шотки, создаваемые на базе контакта металл-полупроводник и отличающиеся более высокой рабочей частотой (для 1 МГц и более), низким прямым падением напряжения (менее 0,6 В).

2) Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, в котором ток создаётся только основными носителями зарядов под действием продольного электрического поля, а управление этим током осуществляется поперечным электрическим полем, которое создаётся напряжением, приложенным к управляющему электроду

К основным характеристикам полевых транзисторов относятся:

· стокозатворная характеристика – это зависимость тока стока Iс от напряжения на затворе Uзи (рис. 2.4, а);

· стоковая характеристика – это зависимость Iс от Uси при постоянном напряжении на затворе (рис. 2.4, б)

Iс = f (Uси), при Uзи = const.

 

Рис. 2.4. Характеристики полевых транзисторов с управляющим p-n переходом: а – стокозатворная (входная); б – стоковая (выходная)

 

Основные параметры полевых транзисторов:

· напряжение отсечки;

· крутизна стокозатворной характеристики. Она показывает, на сколько миллиампер изменится ток стока при изменении напряжения на затворе на 1 В (рис. 2.4, а)

, при Uси = const,

;

· внутреннее (или выходное) сопротивление полевого транзистора (рис. 2.4, б)

, при Uзи = const;

· входное сопротивление

.

Так как на затвор подаётся только запирающее напряжение, то ток затвора будет представлять собой обратный ток закрытого p-n

3) Биполярные транзисторы с инжекционным питанием — класс полупроводниковых приборов, появившихся в результате развития интегральной технологии. На их основе выполняются экономичные логические элементы, запоминающие устройства, аналого-цифровые преобразователи и т. д. Компоненты, выполненные на основе биполярных транзисторов с инжекционным питанием, имеют высокую степень интеграции, потребляют малую мощность, нормально функционируют при изменениях в широких пределах напряжения питания и потребляемой мощности, хорошо согласуются с существующими устройствами, построенными на биполярных транзисторах.

Отличительной особенностью биполярных транзисторов с инжекционным питанием является наличие дополнительной области с электропроводностью того же типа, что и у базы транзистора, и, следовательно, дополнительного

Дополнительная область носит название инжектора. Таким образом, транзистор с инжекционным питанием, представляет собой четырехслойную структуру

Билет №41

1) Групповое соединение Вентилей:

Рис. 14. Групповое соединение полупроводниковых приборов: в — параллельное; в — последовательное; в и г — соответственно обратные и прямые ветви вопьт-амперных характеристик диодов; д — схема выравнивания обратных напряжений на тиристорах; схема выравнивания токов диодов
При групповом соединении вентилей из-за несовпадения прямых и обратных ветвей вольт-амперных характеристик приборов возникают неравномерные распределения токов (при параллельном соединении) или напряжений (при последовательном соединении) между отдельными вентилями.

При параллельном соединении двух вентилей (рис. 14,э) протекающий через них общий ток / при одинаковом прямом падении напряжения Аыпр на обеих приборах распределяется неравномерно: через диод V1 протекает ток it, а через диод V2 ток /2 < Л (рис. 14,г) вследствие несовпадения прямых ветвей вольт-амперных характеристик. Это вызывает перегрузку по току отдельных вентилей, приводящую к выходу их из строя вследствие перегрева.
В случае последовательного соединения вентилей (рис. 14,6) через оба прибора протекает один и тот же обратный ток /0бр- но приложенное к ним обратное напряжение и0бр ввиду различия обратных ветвей вольт-амперных характеристик (рис. 14,е) распределяется по диодам неравномерно: к вентилю V1 прикладывается напряжение t/o6pl, а к вентилю V2 - напряжение иобр2 < Цэбр 1 - Превышение на одном из вентилей обратного напряжения над напряжением загиба вольт-имперной характеристики может привести к пробою не только данного, ко и всех остальных вентилей вследствие повышения на них uo6p.
Для исключения выхода из строя вентилей при их групповом соединении принимают специальные меры для обеспечения равномерного деления тока и напряжения между отдельными приборами.
2) Дрейфовый транзистор

транзистор, в котором движение носителей заряда вызывается главным образом дрейфовым полем. Это поле создаётся неравномерным распределением примесей в базовой области прибора. Оно ускоряет движение неосновных носителей заряда (см. Носители заряда в твёрдом теле) к коллектору, повышая коэффициент усиления и предельную рабочую частоту. Метод диффузии имеет несколько модификаций, по наименованию которых и различают типы Д. т.: диффузионно-сплавной, конверсионный, планарный, планарно-эпитаксиальный, меза. Д. т. изготовляют главным образом на основе монокристаллов германия и кремния. Д. т. применяют для усиления и генерирования колебаний с частотами от сотен кгц до нескольких Ггц и коммутации сигналов в электронных устройствах.

3) Полевой транзистор с управляющим р-n- переходом – это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала р-n-переходом, смещенным в обратном направлении.

Рисунок 1 – Устройство полевого транзистора с управляющим р-n-переходом (каналом n- типа)

 

Каналом полевого транзистора называют область в полупроводнике, в которой ток основных носителей заряда регулируется изменением ее поперечного сечения.

Электрод (вывод), через который в канал входят основные носители заряда, называют истоком. Электрод, через который из канала уходят основные носители заряда, называют стоком. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала за счет управляющего напряжения, называют затвором.

Билет №42

1) Полупроводнико́вый стабилитро́н, или диод Зенера — полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя^[1]. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко^[1]. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей Ома до сотен Ом^[1]. Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью в широком диапазоне обратных токов^[2].

Основное назначение стабилитронов — стабилизация напряжения^[1][2]. Серийные стабилитроны изготавливаются на напряжения от 1,8 В до 400 В^[3]. Интегральные стабилитроны со скрытой структурой на напряжение около 7 В являются самыми точными и стабильными твердотельными источниками опорного напряжения: лучшие их образцы приближаются по совокупности показателей к нормальному элементу Вестона.

ВАХ стабилитрона имеет вид, представленный на рисунке 4.9.

 

Схема включения стабилитрона

Схема включения стабилитрона (его ещё называют диод Зенера) показана на рисунке. Включение стабилитрона на первый взгляд нелогично. Стабилитроны разработаны таким образом, чтобы включались "наоборот" и при подаче на них обратного напряжения происходил "пробой" и напряжение на их контактах оставалось неизменным. Последовательно с ним обязательно должен быть включен резистор для ограничения проходящего тока через стабилитрон.

2) Зависимость коэффициента усиления тока транзистора от частоты

Частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления транзистора от частоты входящего сигнала. С повышением частоты, способность транзистора усиливать сигнал постепенно падает. Причиной тому являются паразитные емкости, образовавшиеся в PN-переходах. На изменения входного сигнала в базе транзистор реагирует не мгновенно, а с определенным замедлением, обусловленным затратой времени на наполнение зарядом этих емкостей. Поэтому, при очень высоких частотах, транзистор просто не успевает среагировать и полностью усилить сигнал.