16. Статические хар-ки транзистора. Семейство выходных и входных характеристик в схеме ОЭ, ОБ.

Транзистор в каждой схеме включения хар-ся 4 семействами статических хар-к.

1) Iк=ƒ( Uk) | Iвх=const – выходные или коллекторные хар-ки

2) Uвх= ƒ(Iвх) | Uk=const – входные хар-ки

3) Iк=ƒ(Uвх) | Uk=const – хар-ки передачи по току

4) Uвх=ƒ( Uk) | Iвх=const – хар-ки обратной связи по напр-ию.

Для определения параметров и анализа работы транзисторных схем обычно пользуются входными и выходными хар-ми, кот. различны для всех схем включения.

В справочниках обычно приводится семейство характеристик для двух схем включения: с ОЭ и ОБ. ( графики семейства выходных и входных хар-к в транзисторе с ОБ; в транзисторе с ОЭ))

(рис 1-2)

17.Униполярные транзисторы(=УТ). Полевые транзисторы с управляемым p-n-переходом.

Работа УТ основана на использовании только одного типа носителей ( эл-нов или дырок). Процессы инжекции диффузии таких транзисторов практически отсутствуют и не играют роли. Основным способом движения носителей явл-ся дрейф в электр. поле. Для того, чтобы управлять током в п/п-ке при постоянном эл. поле нужно менять либо удельную проводимость п-ка, либо его площадь ( использую оба метода), причем в основе обоих способов лежит эффект поля. Поэтому УТ обычно называют ПОЛЕВЫМИ. Проводящий слой, по кот. проходит рабочий ток, наз. каналами ( канальные транзисторы). Канал может быть поверхностным и объемным. Тр-ры с приповерхностным каналом ( встроенным или индуцированным) имеют классическую структуру Me-диэлектрик – п/к (МДП-пр).В частном случае, если диэлектриком явл-ся окисел или двуокисел кремния, тр. Называются МОП-тран-ры.Тр.с объемным каналом хар-ся тем, что обедненный слой создается с помощью p-n-перехода, поэтому их часто называют полевыми транзисторами с p-n-переходом. Интерес в УТ обусловлен их высокой технологичностью, хорошей воспроизводимостью требуемых параметров, а также меньшей стоимостью по сравнению с биполярными тр-ми. Основное отличие от биполярных тр – высокое выходное сопротивление.

(рис 1) Полевой транзистор управляемым p-n-переходом имеет3 электрода: И – исток, С - сток, З - затвор. Конструктивно т. представляет собой p-n-переход, смещенный в обратном направлении. Вдоль базы транзистора, называемой каналом, между электродами С и И протекает ток основных носителей. Исток – электрод, от кот. начинают движение основные носители заряда в канале. Сток – к кот. движутся основные носители заряда в канале. Затвор – электрод, к кот. прикладывается управляющее напр-ие. Работы полевого транзистора с управляемым p-n-переходом основана на изменении сопротивления канала за счет изменения ширины области p-n-перехода обедненной носителями заряда, кот. происходит под действием обратного напр-ия, приложенного к нему. Если в пластине проводника n-типа создать зоны с проводимостью р-типа, то при подаче на электрически соед. слой р-типа и п/ка n-типа, напр-ие, смещающего переходы в обратном напр-ии образуются области, обедненные осн. носителем заряда. Сопротивление п/ка между И и С увеличивается, тк ток проходит только по узкому каналу между переходами. Изменение напр-ия З и С приводит к изменению размеров зоны объемного заряда (размеров p-n-перехода), к изменению сопротивления. Канал может быть почти полностью перекрыт и тогда сопротивление между И и С будет очень высоким (несколько десятков МОм). Напр-ие между З и И, при кот. ток С достигает заданного низкого значения (Iс стремится к нулю), называют напряжением отсечки полевого транзистора: UЗИотс.

Ширина p-n-перехода зависит также от тока, протекающего через канал. Если Uси≠0, то Iс, протекающий через транзистор, создает по длине последовател. падение напряжения, кот. оказ. запирающим для перехода З-канала. Это приводит к увеличению ширины p-n-перехода и соответствует уменьшению сечения и проводимости канала. Ширина перехода > по мере приближения к области стока, где будет наиб. падение напр-ия.

Поведение полевого транзистора с p-n-переходом и каналом n-типа при подключении внешних напр-ий. (рис 2) При малых Uси и малых Ic транзистора ведет себя как линейное сопротивление. Увеличение Uси приводит к почти линейному возрастанию Ic, а падение уменьшение Uси – к уменьшению Ic. По мере роста Uси хар-ка Ic= ƒ (Uси) все сильнее отклоняется от линейной, что связано с сужением канала у С конца. При опр. значении I наступает режим насыщения, кот. характеризуется тем, что с увеличением Uси ток Ic меняется незначительно. Это происходит потому, что при большом Uси канал Uс стягивается в узкую горловину и наступает своеобразное динамическое равновесие, при кот. увеличение Uси и рост тока Ic вызывает дальнейшее сужение канала и соответственное уменьшение тока стока Ic. В итоге последнее остается почти постоянным. Напряжение, при котором наступает режим насыщения, наз-ся напряжением насыщения.

Выходные хар-ки полевого транзистора с p-n-переходом (графики).

В выходных хар-ках можно выделить 2 рабочие области: ОА – крутая область хар-к – транзистор может быть исп-н как омически управляемое сопротивление; АВ – пологая область ( область насыщения) – работа усилительных каскадов.

18. МДП – со встроенным каналом.

(рис 1 )Т. с приповерхностным каналом классич. Структуры – Ме – диэлектрик – п/ник. В частном случае, если диэлектриком явл. окисел кремния (двуокисел) исп-ся названия МОП-транзисторы.

Принцип действия МДП – транзистора основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя п/ка на границе с диэлектриком под воздействием поперечного эл.поля. Приповерхностный слой п/ка явл. токопроводящим каналом этих транзисторов. МДП-т. бывают двух видов: МДП-т со встроенным каналом (канал создается при изготовлении) и МДП-т. с индуцированным каналом (канал находится под действием напр-ия, прилож. к управл. электродом). Тр. МДП со встр. каналом могут работать как в режиме обеднения насителя заряда, так и в режиму обогащения. Ме затвор изолирован от п/ка слоем диэлектрика и имеется доп. вывод от кристалла, наз. подложкой, на кот. выполнен прибор. Управляющее напр-ние можно подавать как между затвором и подложкой, так и независимо на подложку и на затвор. (схема – МДП-транзистор со встроенным каналом n-типа))

В исходной пластине кремния р-типа с помощью диффузионной технологии созданы области Исток, Сток и Канал. Слой окисла или двуокисла SiO2 выполняет функции защиты поверхности, близлежащей к истоку и стоку, а также изоляции затвора от канала. Вывод подложки (если он есть) иногда присоединяется к истоку.

Стоковые ( выходные) и стокозатворные хар-ки полевого транзистора. (рис 2))

Внешне поколение приложено к участку СИ. Тк. Uзи =0, через прибор протекает ток, определяемый исходной проводимостью канала. На участке ОА, когда падение напряжения в канале мало, зависимость Ic (Ucи) ,близка к линейной. По мере приближения к точке * падение напряжения в канале приводит к все более существенному влиянию его сужения на проводимость канала, что уменьшает крутизну нарастания тока на ав. После точки * токопроводящий канал сужается до минимума, что вызывает ограничения нарастания тока и появления на хар-ке пологов участка II. В случае приложения в 3 напряжения Uзи < 0 , поле 3 оказывает отталкивающее действие на электр-носители заряда в канале, что приводит к уменьшению их концентрации в канале и проводимости канала. Стоковые хар-ки при Uз< 0, расположенные ниже кривой Uз= 0 – режим обеднения.