Біполярні транзистори

Рисунок 3.2 – Динамічний режим транзистора

Рівняння прямої навантаження:

Її можна будувати по двох точках перетину з осями координат:

т.М (I_к =0, U_кэ=Е_к),

т.N (U_кэ=0, I_к = ).

При вивченні транзисторів необхідно знати області режимів роботи транзистора:

1. область відсічення;

2. область насичення;

3. область активного підсилювального режиму;

4. графік допустимої величини Р_кв безперервному режимі;

5. обмеження по струму;

6. обмеження по напрузі.

Рисунок 3.3 – ВАХ і області роботи транзистора

Слід ознайомитися з основними електричними параметрами транзистора

h_21Э, f _ГР , I _КБО, С_К, , I_КЭО , К_Ш , а також з параметрами граничного режиму

Р _{К макс}, U _{КЭ макс}, U _{КБ макс}, I_{К макс}, t_{i макс}, U _{БЭ макс}, R_{Т п.с.}, необхідно з'ясувати фізичне значення цих параметрів, розібратися в чинниках, якими обмежуються гранично допустимі експлуатаційні параметри.

Класифікуються транзистори в основному по максимально допустимій розсіюваній потужності і діапазону робочих частот. Ці відмінності визначають позначення транзисторів. Необхідно як слід розібратися в системі позначення транзисторів і навчитися користуватися довідковим матеріалом для вибору транзистора.

Для кращого розуміння процесів, що відбуваються в транзисторах, їх відмінностей, достоїнств і недоліків слід враховуватитехнологічні методи виготовлення і конструкції різних типів транзисторів.

2.3 ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ

Польовий транзистор — напівпровідниковий прилад, підсилювальна властивість якого обумовлена потоком основних носіїв, протікаючих через провідний канал і керований електричним полем.

Дія польового транзистора обумовлена рухом носіїв заряду однієї полярності. Польовий транзистор складається з напівпровідникового струмопровідного каналу з двома виводами і управляючого електроду, електричне поле якого управляє величиною струму в каналі. Протікаючий струм залежить від величини провідності каналу. Провідність напівпровідникового каналу залежить від концентрації носіїв заряду в ньому, їх рухливості, а також його геометричних розмірів: довжини і поперечного перетину. Змінюючи будь-яку з цих величин, можна змінити величину струму, що протікає через канал.

Польові транзистори розрізняються:

1) регульованим параметром провідності каналу;

2) типом каналу — поверхневим або об'ємним;

3) способом ізоляції управляючого електроду від каналу.

Існує два основні типи польових транзисторів: польові транзистори з управляючим р-п переходом і польові транзистори з ізольованим затвором.

Будь-який польовий транзистор має три електроди:

витік — електрод, від якого починають свій рух носії заряду в каналі;

стік — електрод, до якого стікають носії заряду каналу,

Стічний струм польового транзистора залежить від двох напруг:

напруги затвор — витік U _ЗІ і напруги стік U_Сі

Статистичні ВАХ IC= f (U_сі; U_зі)

Стічні характеристики показують залежність

IC= f (U_сі) при U_зі = const

U_сі­ð IC­ð UR_кан=(І_с× R_к)­ð Uр-n_обр=(Ез+U_Rкан)­ð d­ð S¯ ð IC¯

Для режиму посилення використовується область насичення при U_сі³ U_сінасищення.

Рисунок 4.2 – Область насищення і стоко-затворні характеристики

Характеристики стоко-затворів (керуючих)

I_C= f (U_зі) при U_сі = const

Напруга відсічення - U _{ЗІ відс.}, при якому I_C наближається до нуля.

Польовий транзистор з управляючим р-п переходом— це польовий транзистор, затвор якого відокремлений в електричному відношенні від каналу р-п переходом, зміщеним у зворотному напрямі.

Канал такого транзистора об'ємний, є напівпровідниковим кристалом з певним типом провідності (п- або- р) з виводами від стоку і витоку. Затвор – теж напівпровідник з протилежним каналу типом провідності, технологічно сполучений з каналом. Р-n перехід між каналом і затвором створює зворотний напрямок за рахунок підключення до нього джерела постійної напруги. При зміні величини зворотної напруги, що подається від джерела на р-п перехід, змінюється ширина замикаючого шару, а отже, і перетин каналу, тобто при зміні напруги на управляючому електроді змінюється струм стоку.

Польовий транзистор МДП - це транзистор технології металл–диэлектрик-напівпровідник, в якому як ізоляційний шар між затвором і каналом використовується діелектрик. У польовому транзисторі МОП використовується технологія металл- оксид – напівпровідник (діелектрик - оксид)

Слід розібратися в характеристиках польових транзисторів.

Польові транзистори характеризуються наступними основними параметрами:

S — крутизною характеристики польового транзистора;

R_i— внутрішнім опором стік-витік;

— коефіцієнтом посилення.

Слід розібратися у фізичному значенні цих параметрів і методику визначення їх по характеристиках.

Треба також ознайомитися і зрозуміти фізичне значення інших параметрів, які не визначаються по характеристиках.

Параметри польових транзисторів:

а) Статичні параметри залежать від положення робочої точки:

1) крутизна - показує управляючу дію затвора

S= U_сі=const, мА/В;

2) внутрішній опір характеризує ступінь впливу на стічний струм вихідної стічної напруги

= U_ЗІ=const, кОМ;

3) статичний коефіцієнт посилення m - порівнює обидві напруги U_СІі U_ЗІпо їх дії на стічний струм I_С

m= I_С=const відносно одиниці

б) Експлуатаційні параметри

I_С.НАЧ- початковий струм стоку;

U_{ЗІ.ВІДС.}- напруга відсічення;

U_ЗІ.ПОР- порогова напруга;

С_ВХ=С_ЗІ - вхідна ємкість, С_ПР=С_ЗС - прохідна,

в)Параметри граничних режимів

U_СІ.MAX- максимально допустима напруга стік-витік;

U_ЗІ.MAX - максимально допустима напругазатвор-витік;

Р_MAX - максимально допустима постійна розсіювана потужність польового транзистора.

Рисунок 4.3 – Робочий режим польового транзистора

Рівняння прямої навантаження

Ес = U_СІ+ IcR_Н

т.М(Iс = 0; U_CІ = Е_СІ), т. N (U_СІ= 0; IС = Е_С/R_Н).

Достоїнства польових транзисторів:

- високий вхідний опір R_ВХ = (10⁹ ÷ 10⁵)Ом.

- високе значення коефіцієнтів посилення К_i, К_p.

- висока температурна стабільність.

- низький рівень шумів.

- висока економічність.

- не чутливість до радіаційних випромінювань.

Недоліки:

- низька крутизна;

- велика СВХ.

Приклади позначень транзисторів

3 РОЗРАХУНКИ СХЕМ ПО ТЕМАМ КУРСОВИХ ПРОЕКТІВ

Розрахунки схем по темам курсових проектів виконуються згідно методики довідника Б.С. Гершунського «Довідник по розрахунку електронних схем» на сторінках:

1. Розрахунок спрощеної схеми компенсаційного стабілізатора постійної напруги послідовного типу – сторінки 64-70.

2. Розрахунок схеми підсилювача низьких частот на біполярних транзисторах– сторінки 104-109.

3. Розрахунок схеми підсилювача низьких частот на польовихтранзисторах– сторінки 121-124.

4. Розрахунок схеми мультивібратора на біполярних транзисторах–

сторінки 207-210.

5. Розрахунок схеми мультивібратора на польовихтранзисторах–

сторінки 210-213.

6. Розрахунок випрямляючої однофазної двохполуперіодної схеми з середньою точкою– сторінки 31-54.

7. Розрахунок випрямляючої однофазної двохполуперіодної мостової схеми – сторінки 31-54.

Список рекомендованої літератури

Базова:

1. Гершунский Б.С.Основи электроники и микросхемотехники - К.: Вища школа, 1987.

2. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника – Ростов-на-Дону: Феникс, 2001.

3. ГершунскийБ.С. Справочник по расчетуэлектронных схем- К.: Вища школа, 1983.

Допоміжна:

1. Изъюрова Г.И. и др. Расчет электронных схем – М.: Высшая школа, 1987

2. Терещук - Справочник радиолюбителя