Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


 раткие теоретические сведени€. ¬о многих современных электронных устройствах используют транзисторы, ток носителей которых течет по так называемому каналу




¬о многих современных электронных устройствах используют транзисторы, ток носителей которых течет по так называемому каналу, образованному внутри кремниевого кристалла. Ётим током можно управл€ть, прикладыва€ электрическое поле. “акие приборы называютс€ полевыми транзисторами (в англо€зычной литературе примен€ют сокращение FET Ц Field Effected Transistor). ¬ насто€щее врем€ эти транзисторы играют важную роль, €вл€€сь элементами интегральных схем, которые содержат на одном кристалле от сотен тыс€ч до миллионов полупроводниковых приборов. ¬ свою очередь на базе таких интегральных схем создают компьютеры, микропроцессорные системы, устройства обработки сигналов и др.

—уществуют три группы полевых транзисторов: типа ћќѕ (металл-оксид-полупроводник), с управл€ющим p-n- переходом, с управл€ющим переходом металл-полупроводник.

 
 

–ассмотрим устройство полевого транзистора с управл€ющим p-n- переходом (см. рис.1).

 

“онка€ пластинка полупроводника (канал) снабжена двум€ омическими электродами (исток, сток). ћежду истоком и стоком расположен третий электрод Ц затвор. Ќапр€жение, приложенное между затвором и любым из двух других электродов, приводит к по€влению в подзатворной области канала электрического пол€. ¬ли€ние этого пол€ приводит к изменению количества носителей зар€да в канале вблизи затвора и измен€ет сопротивление канала.

≈сли канал полевого транзистора Ц полупроводник n- типа, то ток в нем переноситс€ электронами, вход€щих в канал через исток, к которому в этом случае прикладываетс€ отрицательный потенциал, и выход€щий из канала через сток. ≈сли канал полевого транзистора Ц полупроводник p- типа, то к истоку прикладываетс€ положительный потенциал, а к стоку Ц отрицательный. ѕри любом типе проводимости канала ток всегда переноситс€ носител€ми зар€да только одного знака: либо электронами, либо дырками, поэтому полевые транзисторы называют иногда унипол€рными транзисторами.

–азличают два основных типа полевых транзисторов.   первому типу относ€т полевые транзисторы, в которых затвором служит p-n- переход (полевой транзистор с управл€ющим p-n-переходом) или барьер металл-полупроводник (Ўоттки барьер).  оторую второму типу относ€т полевые транзисторы, в которых металлический электрод затвора отделен от канала слоем диэлектрика, - полевые транзисторы с изолированным затвором.

»де€, лежаща€ в основе работы полевого транзистора с затвором в виде p-n- перехода, высказана в 1952 г. ”. Ўокли. ќна по€сн€етс€ на рис. 2. ѕод металлическим электродом затвора полевого транзистора сформирован p- слой, так что между затвором и любым из двух других электродов полевого транзистора существует p-n- переход. “олщина канала , по которому ток может протекать между истоком и стоком, зависит от напр€жени€, приложенного к затвору. ћежду истоком и затвором прикладываетс€ напр€жение , смещающее p-n- переход в запирающем направлении. “огда под затвором возникает обедненный слой, имеющий очень высокое сопротивление. „ем больше напр€жение , тем больше толщина обедненного сло€. ¬ пределах обедненного сло€ ток практически течь не может. ѕоэтому увеличение соответствует сужению канала, по которому протекает ток между истоком и стоком. ћен€€ напр€жение на затворе, можно управл€ть током в канале. „ем больше , тем толще обедненный слой и тоньше канал и, следовательно, тем больше его сопротивление и тем меньше ток в канале. ѕри достаточно большой величине обедненный слой под затвором может полностью перекрыть канал. » ток в канале обратитс€ в нуль. —оответствующее напр€жение называетс€ напр€жением отсечки. ѕри дальнейшем возрастании напр€жени€ на затворе ток не мен€етс€.

ѕри фиксированном напр€жении на затворе U« =const ток IC возрастает до тех пор, пока напр€жение стока UC не достигнет значени€, выше которого ток IC остаетс€ посто€нным. ‘изически это означает, что канал переходит в режим отсечки. „ем больше значение , тем меньше сказываетс€ вли€ние смещени€, поданного на p-n-переход, и, как следствие, тем толще канал. ≈сли , то канал перекрываетс€ в точке, расположенной перед стоком. “ок стока остаетс€ посто€нным, так как все носители, инжектированные в провод€щую область, достигают стока, не испытыва€ рекомбинации. „ем более положителен потенциал затвора относительно истока, тем меньше ток насыщени€. ƒело в том, что при этом сокращаетс€ начальна€ толщина канала, что приводит к возрастанию начального сопротивлени€.

¬ полевом транзисторе с изолированным затвором между каналом полевого транзистора и металлическим электродом затвора размещаетс€ тонкий слой диэлектрика (рис. 3, 4). ѕоэтому такие полевые транзисторы называют ћƒѕ-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник). „асто в ћƒѕ-транзисторе слоем диэлектрика служит окисел на поверхности полупроводника. ¬ этом случае полевой транзистор называют ћќѕ-транзистором (металл-окисел-полупроводник). ѕервые ћƒѕ-транзисторы по€вились в

 
 

середине 50-х годов.

 

ћƒѕ-транзисторы могут быть как с нормально открытым, так и с нормально закрытым каналами. ћƒѕ-транзистор с нормально открытым, встроенным каналом показан на рис. 3 на примере ћƒѕ-транзистора с каналом n- типа. “ранзистор выполнен на подложке p- типа. —верху подложки методами диффузии формируютс€ провод€щий канал n- типа и две глубокие -области дл€ создани€ омических контактов в области истока и стока. ќбласть затвора представл€ет собой конденсатор, в котором одной обкладкой служит металлический электрод затвора, а другой Ц канал полевого транзистора, диэлектриком €вл€етс€ тонкий (толщина 0,1 Ц 0,2 мкм) слой оксида кремни€. ≈сли при нулевом напр€жении затвора приложить между стоком и истоком напр€жение, то через канал потечет ток, представл€ющий собой поток электронов. „ерез кристалл ток не пойдет, т.к. один из p-n- переходов находитс€ под обратным напр€жением. ѕри подаче на затвор напр€жени€, отрицательного относительно истока, а, следовательно, и относительно кристалла, в канале создаетс€ поперечное электрическое поле, под вли€нием которого электроны проводимости выталкиваютс€ из канала в области стока и истока, а также в кристалл.  анал обедн€етс€ электронами, сопротивление его увеличиваетс€ и ток стока уменьшаетс€. „ем больше отрицательное напр€жение затвора, тем меньше этот ток. “акой режим работы транзистора называют режимом обеднени€.

≈сли же на затвор подать положительное напр€жение, то под действием пол€, созданного этим напр€жением, из областей стока и истока, а также из кристалла в канал будут приходить электроны; проводимость канала при этом увеличиваетс€ и ток стока возрастает. Ётот режим называют режимом обогащени€.

ћƒѕ-транзистор с индуцированным каналом показан на рис. 4. »з сравнени€ (рис. 3 и 4) видно, что этот транзистор отличаетс€ от ћƒѕ-транзистора со встроенным каналом отсутствием n- сло€ под затвором. ≈сли напр€жение на затворе отсутствует , то в таком ћƒѕ-транзисторе отсутствует и канал, а сам транзистор представл€ет собой два последовательно включенных p-n- перехода. ѕри любой пол€рности напр€жени€ между истоком и стоком один из этих p-n- переходов оказываетс€ включенным в обратном направлении и ток в цепи исток-сток практически равен нулю.

 
 

≈сли подключить к затвору напр€жение , в такой пол€рности, как показано на рис. 4, то поле под затвором будет оттесн€ть дырки и прит€гивать в подзатворную область электроны. ѕри достаточно большом напр€жении , называемом напр€жением отпирани€ (единицы вольт), в приповерхностном слое концентраци€ электронов настолько увеличитс€, что превысит концентрацию дырок, произойдет так называема€ инверси€ типа проводимости: вблизи затвора образуетс€ тонкий слой n- типа. ћежду истоком и стоком возникает провод€щий канал. ѕри дальнейшем увеличении возрастает концентраци€ электронов в канале и сопротивление его уменьшаетс€.

ќсновными достоинствами полевых транзисторов €вл€ютс€: высокое входное сопротивление, большой динамический диапазон (верхн€€ граница по частоте достигает 80 ћ√ц), высока€ стабильность и мала€ чувствительность к радиационному излучению.

 

¬ыполнение работы

 
 

ќписание экспериментальной установки.

ƒл€ получени€ характеристик полевого транзистора типа  ѕ302 схему (рис. 5) подключить к источнику посто€нного тока (12 ¬). —токовую характеристику (зависимость тока стока от напр€жени€ между истоком и стоком) получают при фиксированном напр€жении на затворе. — увеличением напр€жени€ ток стока сначала растет, а затем это нарастание замедл€етс€. явление, напоминающее насыщение, объ€сн€етс€ тем, что с увеличением напр€жени€ на стоке одновременно повышаетс€ обратное напр€жение на p-n- переходе и канал сужаетс€ (его сопротивление возрастает). Ќапр€жение на затворе устанавливаетс€ с помощью ключа  .





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-24; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 387 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

¬ы никогда не пересечете океан, если не наберетесь мужества потер€ть берег из виду. © ’ристофор  олумб
==> читать все изречени€...

1353 - | 1282 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.007 с.