Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [47] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

р-типа. Толщина канала - около 1 мкм, длина - несколько микро! метров, а ширина, перпендикулярная плоскости чертежа, зависит, от мощности транзистора. Между каналом и затвором имеет место плоскостной р-п переход. Он становится проводящим при отри- нательном напряжении между затвором и каналом более 0,6 В. Для нормальной работы транзистора этот переход должен оста- ваться запертым, поэтому напряжение затвора относительно ис4 тока для транзистора с каналом р-типа должно быть пололситель-, ным или равным нулю. Конечно, допустимо и небольшое отрица--тельное напряжение, еще не приводящее к отпиранию р-п\ перехода.

Напрянение стока относительно истока, а следовательно, затвора должно быть отрицательным. Подача положительного на; пряжения на сток вызвала бы нежелательное отпирание р-п т рехода. Отрицательное напряжение сток -исток вызывает ток проводящем канале р-типа, изолированном от затвора и подложк]-запертыми р-п переходами (так называемая диодная изоляция)

Затвор является управляющим электродом. Изменяя на нед напряжение, можно влиять на толщину проводящего канала, следовательно, изменять его сечение и сопротивление, что, в свои очередь, влияет на ток в проводящем канале и во внешней цепи!

На рис. 6.2 показана зависимость толщины и формы каналг" от приложенных напряжений. На рис. 6.2, а схематически изобра-д жены обедненные слои, когда на электродах нет напряжений Между затвором и каналом обедненный слой распространяется почти целиком только в материал типа р, так как область затворг сильно легирована и распространение обедненного слоя в неё ничтожно мало; р-п переход между каналом и подложкой имее обедненные слои по обе стороны от границы раздела материалов типов р и n примерно равной толщины.

Обедненные слои

Граница paj&e -л о материала


2ZZZ

Рис, 6,2. Схематическое изобра жение расположения обедненных! слоев в полевом транзисторе управляющим р-п переходом каналом р-тяпа:

а - напряжения на электродах оТ: сутствуют; б - напряжение затвор -исток равно напряжению отсечкЦу в - напряжение затвор - исток мевв--ше напряжения отсечки, а напряже-; ние сток - исток отрицательно, при- чем «ac>3ifoTc



Рисунок 6.2, б соответствует случаю, когда исток и подложка соединены между собой (это соединение на рисунке не показано) и на затвор относительно истока подано такое положительное напряжение, что обедненные слои двух переходов сильно сужают проводящий канал. Конечно, при этом проводящий канал исчез- путь не может, так как в этом случае как бы исчезла нижняя пластинка конденсатора, с помощью которого подводится напряжение, влияющее на толщину обедненного слоя. Однако канал становится настолько суженным, что при любом напряжении на стоке, конечно, не вызывающем пробоя р-п переходов, ток стока равен нулю.

Напряжение затвор - исток, при котором ток стока транзистора с р-п переходом равен нулю или достигает заданного малого значения, называется напряжением отсечки Ushotc- Для транзисторов с р-каналом напряжение отсечки положительно и обычно равно 0,2-0,7 В. Естественно, что для транзисторов с управляющим р-п переходом с каналом «-типа напряжение отсечки отрицательно, а напряжение сток - исток положительно.

На рис. 6.2, в изображены обедненные слои и проводящий канал для случая, когда напряжение на затворе меньше напряжения отсечки, а между стоком и истоком приложено отрицательное напряжение. Вследствие протекания тока между истоком и стоком-создается падение напряжения вдоль канала.

Правые точки канала имеют более отрицательный потенциал по сравнению с левыми, и еще более отрицательный потенциал по отношению ко всем точкам затвора, находящимся при одинаковом положительном потенциале. Вследствие этого проводящий канал сильно сужен в правой части. Если разность потенциалов затвор - сток превышает напряжение отсечки, то канал в правой части на некотором протяжении имеет очень малое сечение. Конечно, он полностью исчезнуть не может.

Почти полное смыкание верхнего и нижнего обедненных слоев, сильно сужающее проводящий канал, начинается в самой правой точке канала и распространяется на тем большую длину влево, чем больше разность потенциалов затвор - сток. Пусть, например, напряжение отсечки 17зяотс = 5 В. Если напряжение мзл= +1 В, то «сужение» начнется при напряжении Wcir==-4 В. Если напряжение сток - исток повысить, например, до Wcir=--10 В, то максимально суженный канал хотя и ненамного, но удлинится влево. При дальнейшем повышении напряжения на стоке происходит лавинообразный пробой р-п перехода затвор - сток. Обычно пробой поступает при напряжениях затвор - сток выше 25-30 В, а у Мощных полевых транзисторов - при напряжении 60-120 В. Если в цепи стока имеется сопротивление, ограничивающее стоковый Ток, то транзистор при пробое не выходит из строя. Поэтому в стоковой цепи всегда следует предусматривать ограничивающее ток сопротивление, например в резонансных усилителях необходимо включать сопротивление развязывающего фильтра.



Линейной

Область

wf о,}асть I насышений

Область пробоя


-20 -22 и,В

Рис, 6.3. Стоковые характеристики полевого транзистора с управляющим р-п переходом (канал р-типа)

В соответствии с изложенным принципом работы полевого транзистора его стоковые характеристики имеют вид, показанный на рис. 6.3. В правой части (в области насыщения) они идут почти параллельно оси абсцисс. В левой части (в линейной области) они идут в виде веерного пучка прямых линий, искривляющихся в верхней части. Такой ход характеристик объясняется тем, что левая веерообразная часть соответствует более или менее суженному каналу, а правая часть - каналу с очень малым, почти нулевым поперечным сечением.

В левой части характеристики - линейной области - меньшему положительному напряжению затвора относительно истока соответствует большее сечение проводящего канала. В правой части характеристик - области насыщения - длина канала с максимально суженным сечением увеличивается при увеличении как положительного напряжения на затворе, так и отрицательного напряжения на стоке.

Как указывалось выше, обедненные слои почти смыкаются не только при напряжении UgaUsa отс, но и при меньшем напряжении Ызи, когда между стоком и истоком приложено отрицательное напряжение. Это соответствует напряжению

иси=иди-изи отс (6.1)

Штриховая линия на рис. 6.3, соответствующая этому напряжению, является параболой, проходящей через начало координат.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [47] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0081