Транзистора приведена

Вольт-амперные характеристики полевого транзистора приведены на 1.29. Здесь зависимости тока стока /с от напряжения при постоянном напряжении за затворе ?/зи определяют выходные, или стоковые, характеристики полевого транзистора ( 1.29, а). На начальном участке характеристик ?/си+?/3и1<^зап ток стока /с возрастает с увеличением t/cil. При повышении напряжения сток — исток до ?/си~^зап—1^эи1 происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока /с прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение ?/зи между затвором и истоком смещает момент перекрытия канала в сторону меньших значений напряжения ?/си и тока стока /с. Участок насыщения является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора.

1044. Найти ток базы, ток коллектора и напряжение коллектора при включении транзистора с общим эмиттером, если напряжение U63= 1 В; сопротивление гбэ = 5 кОм, напряжение питания ?/пит= 50 В; сопротивление нагрузки гн = 1 кОм. Входные и выходные характеристики транзистора приведены на 97, в, а.

Чтобы металлические слои не разрывались на мезаструктурах, после напыления осуществляют электрохимическое осаждение металла. Некоторые конструктивные параметры описанного транзистора приведены в табл. 18-1.

Формулы, устанавливающие связь между Л-параметрами для различных схем включения транзистора, приведены в табл. 4.1. Изготовители транзисторов обычно приводят значения Л-параметров для схем ОЭ или ОБ.

ристик плоскостного транзистора приведены соответственно на 2 и 3, а принципиальная схема для снятия выходных характеристик полевого транзистора — на 4. Обозначения на

Выходные характеристики полевого транзистора приведены на 17, д. На начальном участке этих характеристик зависимость между током стока и напряжением сток — исток близка к линейной.. При дальнейшем повышении напряжения сток — исток ток

В зависимости от последовательности чередования областей с различным типом проводимости различают и-/>-и-транзисторы и /7-гс-р-транзисторы. Упрощенное устройство плоскостного я-/?-и-транзистора приведено на 4.1 а, его условное обозначение — на 4.1 б, а схема замещения — на 4.1 в. Аналогичные представления для р-я-р-транзистора приведены на 4.1 г, д, е.

Поскольку фт=25мВ при Т= 300 К, то уже при напряжении ?/6э=100мВ можно считать, что (/6э=фг1п(/к//к6о). Выходные вольт-амперные характеристики транзистора приведены на 4.2 а. Линейная область на этих характеристиках отмечена штриховой линией. Транзистор будет находиться в линейной области, если напряжение на коллекторе достаточно большое и выходит за границу штриховой линии.

Несмотря на высокие характеристики СИТ и БСИТ транзисторов, они уступают ПТИЗ по быстродействию и мощности управления. Типовые вольт-амперные характеристики СИТ транзистора приведены на 6.14. К достоинствам СИТ транзисторов следует отнести малое сопротивление канала в открытом состоянии, которое составляет 0,1... 0,025 Ом.

Характерные особенности областей, показанных на 2.2 применительно к токам и напряжениям для р-п-р транзистора, приведены в табл. 2.1.

Поскольку GaAs — ЗШП-транзисторы используются для повышения быстродействия БИС, то длина канала L у этих приборов очень мала (менее 1 мкм) и в ЗШП-транзисторах возникают эффекты короткого канала аналогично МОП-транзисторам. В этом случае плавное приближение становится уже не вполне приемлемым. Статические характеристики реального ЗШП-транзистора приведены на 3.33. При 1/d>VDs ток стока /D увеличивается незначительно. Как и в МОП-транзисторах с ростом Vd уменьшается эффективная длина канала L (расстояние от истока до точки отсечки). Следовательно, величина G0 в формуле (3.127) увеличивается. Среди ряда эффектов короткого канала в ЗШП-транзисторе остановимся более подробно на одном явлении, связанном с высоким электрическим полем. Как уже объяснялось на 2.27, в GaAs при напряженности поля 3—10 кВ/см возникает отрицательная дифференциальная подвижность. В нашем случае в области между затвором и стоком ЗШП-транзистора образуется двойной электрический слой, состоящий из слоя накопления электронов и обедненного слоя. Именно в этой области концентрируется высокое электрическое поле. Увеличение напряжения стока не оказывает влияния на поле в канале. Поэтому ток стока стабилизируется, и наклон вольт-амперной харак-

Трудоемкость изготовления ИМС, содержащих диодные или транзисторные структуры, практически одинакова. Поэтому коллекторный или эмиттерный р — л-переходы транзисторных структур часто используются как диоды. Могут использоваться и одиночные р — п-переходы, но и в этом случае они образуются одновременно с диффузией в область базы транзисторов (коллекторный переход) или в область эмиттера (эмиттерный переход). На 1.8 одновременно со структурой интегрального транзистора приведена схема эквивалентных «диодов» вместе с паразитными сопротивлениями.

Как и для тиратронов, значительно большее применение нашли импульсно-фазовые схемы управления. Одна из наиболее перспективных таких схем с использованием двухбазового диода (однопереход-ного транзистора) приведена на VII. 15, е. Эта схема проста, работает устойчиво при температурах от — 60 до +150° С и, если вместо резистора R1 включить трансформатор с несколькими вторичными обмотками, то можно управлять несколькими тиристорами.

Схема электронной защиты, которая ограничивает коллекторный ток транзистора, приведена на VIII.27, в. В обычную схему стабилизатора напряжения добавлен транзистор Гзащ, делитель R1 и R2 и резистор Ьзащ. Разность напряжений ?/«защ —t/яг выбрана так, чтобы при номинальной нагрузке транзистор Тзащ был заперт и не влиял на работу стабилизатора напряжения. При токовой перегрузке величина ?/«защ повышается настолько, что Т3ащ открывается и шунтирует резистор R3, при этом уменьшается отрицательное смещение на базе ТР, его сопротивление постоянному току гк.ст растет и ток /к падает. По мере роста тока Тзащ переходит в режим насыщения и полностью выключает управление ТР за счет отрицательной обратной связи по напряжению, от делителя R5 и транзистора ТУ, и переводит управление ТР, за счет отрицательной обратной связи, от R-мщ. (С ростом тока /ВЫх увеличивается гк.ст и ток /вых падает). При этом стабилизатор напряжения превращается в стабилизатор тока ( VIII.2, б), в котором /вых
Схема замещения транзистора приведена на 9.12, г при условии, что Л12 «0.

Электронные стабилизаторы на транзисторах по принципу действия не отличаются от ламповых. Регулируемый транзистор также может включаться последовательно с нагрузкой и параллельно ей. Схема с последовательным включением регулируемого транзистора приведена на 5.22. Она полностью повторяет аналогичную ламповую схему (см. 5.21). Основным отличием является полярность напряжения сигнала рассогласования, который в данном случае должен быть положительным. В усилителе постоянного тока (транзистор Т2) используют транзисторы с большим коэффициентом усиления по току, а в качестве регулируемого транзистора Ti выбирают транзистор, у которого допустимый ток коллектора превышает ток нагрузки стабилизатора. Если ток нагрузки превышает допустимый для данного транзистора, применяют шунтирование транзистора резистором или параллельное включение транзисторов. В последнем случае для равномерного распре-деления токов между транзисторами в цепи базы или эмиттера включают резисторы небольшого * сопротивления. При больших выходных напряжениях иногда применяют последовательное включение нескольких регулируемых 5.22 транзисторов.

разной эквивалентной схемой, отражающей его структуру. ^ Для включения с «бщей базой Т-образная эквивалентная схема транзистора приведена на 4.14. В ней эмиттерный и коллекторный переходы представлены дифференциальными сопротивлениями га и гк. Сопротивление Гб 'является сопротивлением объема базы. Усилительные свойства транзистора — эффект передачи тока от эмиттер.-к коллектору — учитываются гене ратором тока а/э. Внутренняя обратная связь в транзисторе отображена введением генератора напряжения лС/кб во входную цепь.

Пленарные транзисторы выпускаются на большие мощности (Липа* ^=5 Вт) при сравнительно высоких fa (десятки МГц), а также на малые мощности (до 1 Вт) при f* порядка 500 МГц. Структура планарного транзистора приведена на 4.21. Здесь 1 — пленка окисла; 2, 3 — выводы базы и эмиттера соответственно. Участки эмиттерной (n-типа) и базовой (р-типа) областей, выходящие на поверхность кристалла, металлизированы напылением тонкой пленки из алюминия и других металлов. Токоотводы от эмиттера и базы осуществляются с помощью тонких золотых проволочек, присоединяемых к металлизированным площадкам с помощью термокомпрессии. Границы p-n-перехода, выходящие на поверхность кристалла, защищены пленкой окисла, обладающей хорошими защитными свойствами. Это повышает надежность работы прибора.

Если необходимо сделать расчет более точным, то модель транзистора можно усложнить введением других параметров, которые не учитывались при составлении схемы, изображенной на 4.3 о. Уточненная схема замещения биполярного транзистора приведена на 4.4. Этой схеме замещения соответствуют уравнения, которые называются уравнениями транзистора в //-параметрах

где крутизну S в выбранной рабочей точке можно считать величиной постоянной и не зависящей от напряжения на затворе. Схема замещения полевого транзистора приведена на 5.7 а. В этой схеме цепь затвора представлена как разомкнутая, поскольку ток затвора очень мал и его можно не учитывать. Пользуясь этой схемой замещения, легко найти усиление простейшего усилительного каскада на полевом транзисторе, изображенного на 5.7 б. Заменив полевой транзистор его эквивалентной схемой, получим схему замещения усилительного каскада, приведенную на 5.7 в, для которой можно найти напряжение на нагрузке:

Для снижения напряжения смещения используют инверсное включение транзистора, т. е. напряжение управления прикладывают между базой и коллектором. При этом напряжение смещения можно понизить до 5... 10мВ. Схема транзисторного ключа с инверсным включением транзистора приведена на МЛ 6. В этой схеме для снижения остаточного напряжения два инверсно включенных транзистора 71 и 72 включены последовательно, что приводит к дополнительному снижению остаточного напряжения, которое будет равно разности напряжений смещения транзисторов 71 и 72. Такой транзисторный ключ называется компенсированным. Остаточное напряжение компенсированных ключей лежит в пределах 1О...5ОмкВ. Недостатком компенсированных ключей является их увеличенное сопротивление во включенном состоянии.

Схема структуры МОП-транзистора приведена на 3.18. На кремниевой подложке р-типа диффузией примеси изготовлены области истока (S) и стока (D) п+-типа. На поверхности подложки в промежутке между истоком и стоком сформирован тонкий изоляционный окисный слой, покрытый металлическим слоем затвора (G). Исток и сток имеют одинаковый с подложкой электрический потенциал. При приложении положительного напряжения к затвору электроны из объема подложки перемещаются к границе раздела между окисным слоем и кремниевой подложкой. В приповерхностном слое подложки между истоком и стоком образуется электропроводный слой n-типа, называемый инверсным слоем. Если теперь между истоком и стоком приложить напряжение, то через инверсный слой потечет ток от истока к стоку. Величину тока стока можно регулировать напряжением на затворе. В этом и заключается принцип работы МОП-транзистора. Область с электропроводным слоем, индуцированным электрическим нолем затвора, называется каналом. В этом названии отражено основное назначение данной области как проводника электрического тока между истоком и стоком.