Условные обозначения электрических параметров полевых транзисторов

Обозначение полевого транзистора

Условное графическое обозначение полевых транзисторов

На принципиальных схемах можно встретить обозначения полевого транзистора той или иной разновидности.

Чтобы не запутаться и получить наиболее полное представление о том, какой всё-таки транзистор используется в схеме, сопоставим условное графическое обозначение униполярного транзистора и его отличительные свойства, и особенности.

Независимо от разновидности полевого транзистора он имеет три вывода. Один из них называется Затвор (З). Затвор является управляющим электродом, на него подают управляющее напряжение. Следующий вывод зовётся Исток (И). Исток аналогичен эмиттеру у биполярных транзисторов. Третий вывод именуется Сток (С). Сток является выводом, с которого снимается выходной ток.

На зарубежных электронных схемах можно увидеть следующее обозначение выводов униполярных транзисторов:

G – затвор (от англ. – Gate «затвор», «ворота»);

S – исток (от англ. – Source «источник», «начало»);

D – сток (от англ. – Drain «отток», «утечка»).

Зная зарубежные обозначения выводов полевого транзистора, будет легко разобраться в схемах импортной электроники.

Обозначение полевого транзистора с управляющим p-n – переходом (J-FET).

Итак. Транзистор с управляющим p-n – переходом обозначается на схемах так:


n-канальный J-FET


p-канальный J-FET

В зависимости от типа носителей, которые используются для формирования проводящего канала (область, через которую течёт регулируемый ток), данные транзисторы могут быть n-канальные и p-канальные. На графическом обозначении видно, что n-канальные изображаются со стрелкой, направленной внутрь, а p-канальные наружу.

Обозначение МДП-транзистора.

Униполярные транзисторы МДП типа (MOSFET) имеют немного иное условное графическое обозначение, нежели J-FET’ы c управляющим p-n переходом. MOSFET’ы также могут быть как n-канальными, так и p-канальными.

MOSFET’ы существуют двух типов: со встроенным каналом и индуцированным каналом.

Разница в том, что транзистор с индуцированным каналом открывается только при подаче на затвор положительного или только отрицательного порогового напряжения. Пороговое напряжение (Uпор) – это напряжение между выводом затвора и истока, при котором полевой транзистор открывается и через него начинает протекать ток стока (Ic).

Полярность порогового напряжения зависит от типа канала. Для мосфетов с p-каналом к затвору необходимо приложить отрицательное «-» напряжение, а для тех, что с n-каналом, положительное «+» напряжение. Мосфеты с индуцированным каналом ещё называют транзисторами обогащённого типа. Поэтому, если услышите, что говориться о мосфете обогащенного типа – знайте, это транзистор с индуцированным каналом. Далее показано его условное обозначение.


n-канальный MOSFET


p-канальный MOSFET

Основное отличие МДП-транзистора с индуцированным каналом от полевого транзистора со встроенным каналом заключается в том, что он открывается только при определённом значении (U пороговое) положительного, либо отрицательного напряжения (зависит от типа канала – n или p).

Транзистор же со встроенным каналом открывается уже при «0», а при отрицательном напряжении на затворе работает в обеднённом режиме (тоже открыт, но пропускает меньше тока). Если же к затвору приложить положительное «+» напряжение, то он продолжит открываться и перейдёт в так называемый режим обогащения — ток стока будет увеличиваться. Данный пример описывает работу n-канального mosfet’а со встроенным каналом. Их ещё называют транзисторами обеднённого типа. Далее показано их условное изображение на схемах.


n-канальный МДП транзистор со встроенным каналом


p-канальный МДП транзистор со встроенным каналом

На условном графическом обозначении отличить транзистор с индуцированным каналом от транзистора со встроенным каналом можно по разрыву вертикальной черты.

Иногда в технической литературе можно увидеть изображение МОП-транзистора с четвёртым выводом, который является продолжением линии стрелки указывающей тип канала. Так вот, четвёртый вывод – это вывод подложки (substrate). Такое изображение мосфета применяется, как правило, для описания дискретного (т.е. отдельного) транзистора и используется лишь как наглядная модель. В процессе производства подложку обычно соединяют с выводом истока.


MOSFET с выводом подложки (substrate)

У мощных транзисторов МДП есть одна особенность – это наличие «паразитного» биполярного транзистора. Чтобы предотвратить работу такого «паразитного» элемента применяется следующая хитрость: Вывод истока (S) соединяют с подложкой (substrate). При этом происходит соединение выводов база-эмиттер в структуре «паразитного» транзистора и он находится в закрытом состоянии, и не мешает нормальной работе мосфета. На условном обозначении эта особенность указывается с помощью соединения вывода истока МДП-транзистора и стрелкой, которая указывает тип канала.


Обозначение мощного МОП-транзистора

В результате соединения истока и подложки в структуре полевого mosfet’а между истоком и стоком образуется встроенный диод. На работу прибора данный диод не влияет, поскольку в схему он включен в обратном направлении. В некоторых случаях, встроенный диод, который образуется из-за технологических особенностей изготовления мощного MOSFET’а можно использовать на практике. В последних поколениях мощных МОП-транзисторов встроенный диод используется для защиты самого элемента.


MOSFET со встроенным диодом

Встроенный диод на условном обозначении мощного МДП-транзистора может и не указываться, хотя реально такой диод присутствует в любом мощном полевике.

Полевые транзисторы

В электронике полевым транзистором называется электронный компонент, в котором ток проходящий через канал регулируется электрическим полем, образующимся в результате подачи напряжения между его истоком и затвором. Основным отличием полевого транзистора от транзистора биполярного является то, что выходное и входное сопротивление у него существенно выше.

Плевые транзисторы нередко именуют униполярными, поскольку основным принципом их действия является перемещение при помощи поля носителей зарядов одного и того же типа. Конструктивно эти приборы представляют собой изготовленные из полупроводниковых материалов пластинки одного типа проводимости, на противоположных сторонах которых способом диффузии создается область другого типа проводимости. На их границах образуется обладающий большим сопротивлением p — n -переход.

В полевых транзисторах существуют области полупроводника которые называют каналами. Их поперечное сечение, а вместе с ним и ток носителей заряда изменяются под воздействием электрического поля.

Структура полевого транзистора
с управляющим p — n -переходом и каналом n -типа

В случае, если между p -областью и n -областью приложить некоторое напряжение Uзи ., как показано на рисунке выше, то p — n -переход окажется включенным в обратном направлении, следовательно его толщина увеличится, а толщины канала уменьшается. При этом принято p -область называть затвором полевого транзистора, или же его управляющим электродом. Если к этому каналу подключить еще один источник напряжения U ., то через него начнёт протекать ток в направлении от нижнего к верхнему участку n -области. Часть этой области, от которой основные носители зарядов начинают свое движение, называется истоком, а та часть, по направлению к которой они перемещаются – стоком.

Что касается величины тока, который протекает через канал, то определяющим для нее является сопротивление. Оно, в свою очередь, напрямую зависит от толщины канала. Таким образом, если изменяется величина приложенного к каналу напряжения, то вслед за этим происходит изменение величины тока.

В тех случаях, когда для производства этого электронного компонента в качестве основы берут полупроводник p -типа, то получается полевой транзистор, имеющий канал р -типа и управляющий p — n -переход. Канал в нем образуется n -областью.

Структура и схема подключения МДП -транзистора
с индуцированным каналом

Полевые транзисторы с изолированным затвором

Помимо тех полевых транзисторов, которые имеют в своей конструкции управляющий затвор, имеются и такие, у которых он изолирован. В электронике для обозначения таких транзисторов используют аббревиатуры МОП (металл-оксид-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). Соответственно, такие приборы называют МОП -транзисторами или МДП -транзисторами.

Для МДП —транзистора характерно то, что в нем между истоком и стоком располагается n -область, представляющая собой подложку. Поэтому образуется два p — n -перехода, которые включены навстречу друг другу. При этом вне зависимости от того, какую именно полярность имеет питающее напряжение, один из этих переходов всегда закрыт, так что в в направлении «исток-сток» ток равен нулю.

Читайте также  Замена проводки в деревянном доме

Если на затвор подается отрицательное напряжение, то ток в цепи начинает течь. Дело в том, что на расположенные в подложке электроны действует электрическое поле, и они начинают передвигаться вглубь нее.

Существует некоторое пороговое значение напряжения, при котором количество дырок, расположенных у самой поверхности подложки, становится существенно больше, чем электронов. В результате этого происходит так называемая инверсия типа электроповодности: она обретает p-тип. В результате этого между стоком и истоком получается канал, связывающий их. Его толщина зависит от того, какое именно значение имеет приложенное напряжение. Если изменять его, то можно регулировать и толщину канала, поскольку сопротивление участка, располагающегося между истоком и стоком, также будет изменяться.

Справочник по полевым транзисторам

Первая страница Начало Следующая страница
Справочник по полевым транзисторам
Справочник описывает отечественные полевые транзисторы.
СОДЕРЖАНИЕ

Настоящий справочник является попыткой совместить в одном издании полноту охвата приборов, компактность представления информации, а также удобство ее использования.
Справочник предназначен для широкого круга пользователей от разработчиков радиоэлектронных устройств, до радиолюбителей. В справочнике представлены основные электрические параметры полевых транзисторов. Для компактности и удобства использования настоящего справочника, в нем использована табличная форма представления информации. Кроме электрических параметров в справочнике приводятся габаритные и присоединительные размеры, а также типовая область применения полевых транзисторов. Описанный подход позволил создать компактный, удобный и недорогой справочник, который принесет практическую пользу его владельцу.
В справочнике собраны параметры полевых транзисторов, рассеянные по отечественной литературе. Поскольку главным принципом при составлении справочника являлась полнота охвата номенклатуры, то для некоторых приборов приведены всего несколько параметров (которые приводились в научной статье разработчиков прибора). По мере появления дополнительной информации, она включалась в справочник.
Для некоторых приборов приводятся вместо предельных параметров типовые, когда информация о предельных параметрах отсутствует, а о типовых значениях есть.

Как появился этот справочник? В середине 70-х годов, составитель справочника столкнулся в своей работе с отсутствием справочника, устраивающего его самого и его коллег. Существующие справочники обладали многими недостатками, наиболее очевидные из которых описываются ниже.
1. Большая избыточность:
а) Многие справочники имели массу графиков, которые либо достаточно хорошо описывались теоретическими кривыми, либо отражали малосущественные зависимости;
б) Большинство разработчиков не интересуют такие параметры, как время хранения на складе и степень устойчивости полупроводниковых приборов против воздействия плесени и грибков;
в) От 10% до 30% объема справочников занимали общеизвестные вещи- условные обозначения на электрических схемах, классификация приборов и тому подобные многократно описанные в разнообразной литературе понятия.
2. Неполнота- долгий срок прохождения через издательства приводил к быстрому устареванию справочника. Большинство составителей имели тяготение к определенному кругу изготовителей полупроводниковых приборов и если изделия одного изготовителя были представлены достаточно полно, то изделия другого производителя не включали новых разработок. Для работы приходилось пользоваться одновременно несколькими справочниками одновременно (тем более что разные составители включали разное количество известных для данного прибора параметров) и рядом журнальных статей, в которых описывались новые полупроводниковые приборы.
3. Неудобство в пользовании- большинство составителей вводили разбивку справочника на части по таким критериям как мощность рассеивания, рабочая частота, тип перехода. Кроме этого, очень часто внутри раздела материал дополнительно группировался по аналогичным принципам. Все это существенно затрудняло поиск нужного прибора и особенно сравнение нескольких полупроводниковых приборов по ряду параметров.
4. Недостоверность- в процессе издания в любом справочнике накапливались ошибки. Если ошибки в обычном тексте легко обнаруживаются при вычитке, то ошибки в числовой информации даже специалистом обнаруживаются с трудом.

Все описанные причины побудили составить справочник более удобный для разработчика электронной аппаратуры. Благодаря компактной форме, справочник получился достаточно дешевым и удовлетворяющим большинство потребностей. Если же разработчику потребуются более подробные характеристики какого-либо изделия (это случается достаточно редко), он всегда может обратиться либо к специализированному изданию, либо к отраслевому стандарту. В повседневной же работе ему достаточно этой маленькой книжечки.

Справочник составлен в 1993 году, переведен в HTML в 2000 году.

Полевые транзисторы

Полевой транзистор — это электронный прибор, предназначенный для усиления сигналов. Регулировка выходного тока этого транзистора производится за счет электрического поля (напряжением), поэтому его входное сопротивление на низких частотах очень велико. Полевые транзисторы разрабатывались в качестве замены электронно-вакуумной лампы, поэтому их характеристики во многом похожи. В последнее время часто используется английское обозначение полевых транзисторов — FET (Field Effect Transistor). Частоты, на которых могут работать полевые транзисторы достигают значения 200 ГГц.

Исторически первыми были полевые транзисторы с управляющим Английское обозначение этих транзисторов — JFET (Junction FET) junction — это переход. В полевых транзисторах вывод, эквивалентный эмиттеру, называется исток (и), а вывод, эквивалентный коллектору, называется сток (с). Запирание и отпирание канала полевого транзистора производится затвором (з). Как и в биполярных транзисторах, существует два типа полевых транзисторов с . Это транзисторы с и с . Их условно-графические обозначения приведены на рисунке 1.


Рисунок 1. Условно-графическое обозначение полевых транзисторов

На этих УГО стрелочка показывает, где находится исток транзистора. Направление стрелочки совпадает с направлением стрелочки в полупроводниковом диоде и показывает, куда будет протекать ток в управляющем . Поэтому если стрелочка направлена к каналу транзистора, то это канал , а в противоположном направлении, то это канал .

В настоящее время наиболее распространены кремниевые полевые транзисторы с изолированным затвором — металл-окисел-полупроводник (МОП). Английское обозначение этих транзисторов — MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET). Более общее название подобных транзисторов МДП-транзисторы (металл-диэлектрик-полупроводник), так как в качестве диэлектрика может использоваться не только оксид. Подобное решение часто применяется в полевых транзисторах, выполненных на полупроводниках GaAs, GaAlAs, GaN, SiC. существует уже четыре вида. Добавляется возможность работать не только со встроенными каналами, как в полевых транзисторах с , но и с индуцированным каналом. Условно-графические обозначения с встроенным каналом приведены на рисунке 2.


Рисунок 2. Условно-графическое обозначение полевых МОП-транзисторов с встроенным каналом

Здесь затвор отделён от канала диэлектриком как в конденсаторе, а стрелочка рисуется между каналом и подложкой полупроводникового кристалла. В некоторых транзисторах подложка выводится наружу отдельным выводом. Направление стрелочки в условно-графическом обозначении показывает, какого типа канал используется в полевом транзисторе.

Индуцированные каналы в условно-графических обозначениях полевых транзисторов изображаются пунктиром. Индуцированный канал первоначально не существует. Он образуется при подаче на затвор полевого транзистора открывающего напряжения. При этом чем больше будет напряжение, тем меньше будет сопротивление канала и больше ток, протекающий через полевой транзистор. На рисунке 3 показаны УГО МОП-транзисторов с индуцирванным n- и p-каналом.


Рисунок 3. Условно-графическое обозначение полевых МОП-транзисторов с индуцированным каналом

В этих полевых транзисторах подложка выведена отдельным выводом. Кружок вокруг транзистора показывается только для дискретных приборов. Он показывает наличие корпуса. Если транзисторы приводятся в составе схемы интегральной микросхемы, то кружки вокруг транзисторов не изображаются.

В качестве дополнительного материала по полевым транзисторам, можно посмотреть следующее видео. Размер видео уменьшен для того, чтобы кнопки управления были доступны на смартфонах с шириной экрана 320 пикселей. При просмотре можно увеличить размер изображения


Видео 1. полевые транзисторы

  • Полевых транзисторов существует шесть видов.
  • У всех полевых транзисторов большое входное сопротивление на низких частотах.
  • Для производства полевых транзисторов подходит большее количество полупроводниковых материалов по сравнению с биполярными транзисторами.

Дата последнего обновления файла 14.07.2020

Понравился материал? Поделись с друзьями!

  1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией Федорова Н. Д. — М.: Радио и связь, 1998. — 560 с.
  2. Электронные приборы. Под редакцией Шишкина Г.Г. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 496 с.
  3. Савиных В. Л. Физические основы электроники. Учебное пособие. — Новосибирск.: СибГУТИ, 2003. — 77 с.
  4. Глазачев А. В. Петрович В. П. Физические основы электроники. Конспект лекций — Томск: Томский политехнический университет, 2015.
  5. Колосницын Б. С. Полупроводниковые приборы и элементы интегральных микросхем. Учебно-методическое пособие: в 2 ч. Ч. 1: Расчёт и проектирование биполярных транзисторов. — Минск: БГУИР, 2011. — 68 с.
  6. Колосницын Б. С. Гапоненко Н. В. Полупроводниковые приборы и элементы интегральных микросхем. Учебное пособие: в 2 ч. Ч. 1: Физика активных элементов интегральных микросхем — Минск: БГУИР, 2016. — 196 с.
  7. Колосницын Б. С. Гранько С. В. Электронные приборы на основе полупроводниковых соединений. Учебно-методическое пособие: — Минск: БГУИР, 2017. — 94 с.
  8. Биполярный транзистор. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. url:https://ru.wikipedia.org/wiki/Биполярный_транзистор
  9. Изобретение транзистора. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. url:https://ru.wikipedia.org/wiki/Изобретение_транзистора

Вместе со статьей «Полевые транзисторы» читают:

Основные схемы включения полевых транзисторов

На принципиальных схемах можно встретить обозначения полевого транзистора той или иной разновидности.

Чтобы не запутаться и получить наиболее полное представление о том, какой всё-таки транзистор используется в схеме, сопоставим условное графическое обозначение униполярного транзистора и его отличительные свойства, и особенности.

В конце концов, схема выглядит так. Его значение должно быть приблизительно от 1 до 100 нФ. Цель состоит в том, чтобы устранить мелкие паразиты. Ну, мы сможем атаковать серьезные вещи! Монеты этой части важны для понимания. Вам не нужно их реализовывать, но если хотите, вы можете.

Теперь, когда у нас есть фундаментальные основы для запуска нашего двигателя без гриля, мы сможем получить другие знания. Начиная с чего-то легкого: регулировка скорости двигателя. Как поясняется в первом разделе этой главы, двигатель постоянного тока имеет прямую зависимость между его напряжением питания и его скоростью вращения. Действительно, чем выше напряжение на его клеммах, тем быстрее будет поворачиваться его ось. Мы можем производить с нашим микроконтроллером квадратный сигнал, чей рабочий цикл является переменным.

Независимо от разновидности полевого транзистора он имеет три вывода. Один из них называется Затвор

(З). Затвор является управляющим электродом, на него подают управляющее напряжение. Следующий вывод зовётся
Исток
(И). Исток аналогичен эмиттеру у биполярных транзисторов. Третий вывод именуется
Сток
(С). Сток является выводом, с которого снимается выходной ток.

Этот сигнал будет управлять транзистором, который, в свою очередь, будет управлять двигателем. Это изменит скорость двигателя. Но если двигатель прерывается, он будет вращаться, затем остановится, затем начнется снова и так далее. Это не будет красиво, и это не будет быстрее.

Чем ниже, тем медленнее движется двигатель. И наоборот, чем выше рабочий цикл, тем быстрее движется двигатель. Все это в сочетании с транзистором, чтобы получить мощность, и мы можем запустить двигатель с той скоростью, которую мы хотим. Узел будет таким же, как сейчас, с «новым» транзистором и его основным сопротивлением. Теперь, когда двигатель работает с регулируемой скоростью, может оказаться целесообразным повернуть его в другом направлении или даже заблокировать двигатель.

На зарубежных электронных схемах можно увидеть следующее обозначение выводов униполярных транзисторов:

– затвор (от англ. –
G
ate «затвор», «ворота»);

– исток (от англ. –
S
ource «источник», «начало»);

– сток (от англ. –
D
rain «отток», «утечка»).

Зная зарубежные обозначения выводов полевого транзистора, будет легко разобраться в схемах импортной электроники.

Рис.8.1. Разновидности полевых транзисторов

Работа двигателя хорошая. Лучше поворачиваться на правильной скорости. Движение в обоих направлениях идеально. Так вот что мы сейчас попытаемся сделать! Прежде всего, очень простой вопрос: почему двигатель работает только в одном направлении? Очевидный ответ: потому что ток идет только в одном направлении! Вы можете поэкспериментировать с первым редактированием в этой главе, где был только двигатель, подключенный к 9-вольтовой батарее. Попробуйте перевернуть два вывода двигателя, чтобы наблюдать, что происходит: двигатель меняет направление вращения.

Обозначение полевого транзистора с управляющим p-n – переходом (J-FET).

Итак. Транзистор с управляющим p-n – переходом обозначается на схемах так:

В зависимости от типа носителей, которые используются для формирования проводящего канала (область, через которую течёт регулируемый ток), данные транзисторы могут быть n-канальные и p-канальные. На графическом обозначении видно, что n-канальные изображаются со стрелкой, направленной внутрь, а p-канальные наружу.

Это связано с магнитным полем, создаваемым внутренними катушками двигателя, которые затем противоположны. Если это активировано, двигатель работает, в противном случае двигатель остановлен. Добавим второй транзистор «с другой стороны» двигателя. Ничто не изменится, но необходимо будет заказать два транзистора для запуска двигателя.

Попробуем с четырьмя транзисторами, давайте будем сумасшедшими! Пока мы будем приводить двигатель в обоих направлениях вращения. Как вы могли заметить, транзисторы работают парами. Действительно, если вы просто закроете один и оставите открытым три других, то в настоящее время некуда идти, и ничего не происходит, двигатель выбегает. Это действие создаст так называемый магнитный тормоз. Затем двигатель закорочен. Вращаясь из-за своей инерции, генерируемый ток возвращается к двигателю и будет его тормозить.

Обозначение МДП-транзистора.

Униполярные транзисторы МДП типа (MOSFET) имеют немного иное условное графическое обозначение, нежели J-FET»ы c управляющим p-n переходом. MOSFET»ы также могут быть как n-канальными, так и p-канальными.

MOSFET»ы существуют двух типов: со встроенным каналом

и
индуцированным каналом
.

Будьте осторожны, но это отличается от явления свободного хода, когда двигатель может свободно вращаться. Как мы видели выше, чтобы защитить транзистор от помех или во время электронного торможения двигателя, мы размещаем диод. В данном случае этот диод должен быть параллелен клеммам транзистора. Здесь у нас есть четыре транзистора, поэтому мы будем использовать четыре диода, которые мы будем размещать на каждом транзисторе. Таким образом, ток всегда найдет способ прохождения, не рискуя силой пропустить через транзисторы, сжигая их.

Кроме того, вращающийся двигатель генерирует сам шум. По этим двум причинам часто бывает полезно добавить конденсаторы фильтра к клеммам двигателя. Как и в следующем сборке, можно поместить параллельно два штыря двигателя и два меньших между штифтом и корпусом двигателя.

Разница в том, что транзистор с индуцированным каналом открывается только при подаче на затвор положительного или только отрицательного порогового напряжения. Пороговое напряжение (U пор

) – это напряжение между выводом затвора и истока, при котором полевой транзистор открывается и через него начинает протекать ток стока (
I c
).

Затем, когда двигатель запустится, он совершит текущий вызов. Таким образом, в момент вылета энергия будет частично обеспечен этим конденсатором, а не батареей. Чтобы избежать пыток с помощью соединений транзисторов и их логики контроля, были разработаны и произведены компоненты «под ключ».

Полевые транзисторы с изолированным затвором

Во-первых, вот ссылка на таблицу компонентов. Этот компонент предназначен для работы с напряжением от 5 В до 36 В и способен доставлять 600 мА на каждый канал. Пиковый ток можно переносить до 1, 2 А на канал. Остерегайтесь меньше беспокоиться! С другой стороны, это предполагает уступки по характеристикам. Разветвление этого компонента довольно простое, но мы увидим его вместе. Этот компонент имеет 16 контактов и работает в соответствии с системой симметрии довольно просто. С каждой стороны средние штифты служат для соединения массы, а также для рассеивания тепла.

Полярность порогового напряжения зависит от типа канала. Для мосфетов с p-каналом к затвору необходимо приложить отрицательное «-» напряжение, а для тех, что с n-каналом, положительное «+» напряжение. Мосфеты с индуцированным каналом ещё называют транзисторами обогащённого типа

. Поэтому, если услышите, что говориться о мосфете обогащенного типа – знайте, это транзистор с индуцированным каналом. Далее показано его условное обозначение.

Конструкция полевых транзисторов с управляющим переходом

Входы активации мостов находятся на контактах 1, а затем имеются выводы для управления транзисторами. Как хорошая картина лучше, чем длинная речь, вот возможные случаи и их действия. Осталось только подключить двигатель к соответствующим выходам, чтобы повернуть его.

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Полевой транзистор – это полупроводниковый преобразовательный прибор, в котором ток, текущий через канал, управляется электрическим полем, возникающим при приложении напряжения между затвором и истоком. Предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний.

Полевые транзисторы применяются в усилительных каскадах с большим входным сопротивлением, ключевых и логических устройствах, при изготовлении микросхем.

Принцип действия полевых транзистор ов снован на использовании носителей заряда только одного знака (электронов или дырок). Управление током, осуществляется изменением проводимости канала, через который протекает ток транзистора под воздействием электрического поля. Поэтому эти транзисторы называют полевыми.

По способу создания канала различают полевые транзисторы с затвором в виде управляющего р- n — перехода и с изолированным затвором (МДП — или МОП — транзисторы): встроенным каналом и индуцированным каналом.

В зависимости от проводимости канала полевые транзисторы делятся на полевые транзисторы с каналом р- типа и полевые транзисторы с каналом n — типа. Канал р- типа обладает дырочной проводимостью, а n — типа – электронной.

Полевой транзистор с управляющим р- n — переходом – это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала р- n -переходом, смещенным в обратном направлении.

Устройство полевого транзистора с управляющим р- n -переходом (каналом n — типа)

Условное обозначение полевого транзистора с р- n -переходом и каналом n — типа (а), каналом р- типа (б)

Каналом полевого транзистора называют область в полупроводнике, в которой ток основных носителей заряда регулируется изменением ее поперечного сечения. Электрод, через который в канал входят носители заряда, называют истоком. Электрод, через который из канала уходят основные носители заряда — сток. Электрод, для регулирования поперечного сечения канала за счет управляющего напряжения — затвор.

Управляющее (входное) напряжение подается между затвором и истоком. Напряжение U зи является обратным для обоих р- n — переходов. Ширина р- n — переходов, а, следовательно, эффективная площадь поперечного сечения канала, его сопротивление и ток в канале зависят от этого напряжения. С его ростом расширяются р- n — переходы, уменьшается площадь сечения токопроводящего канала, увеличивается его сопротивление, а, следовательно, уменьшается ток в канале. Следовательно, если между истоком и стоком включить источник напряжения U си, то силой тока стока I с , протекающего через канал, можно управлять путем изменения сопротивления (сечения) канала с помощью напряжения, подаваемого на затвор. На этом принципе и основана работа полевого транзистора с управляющим р- n — переходом.

При напряжении U зи = 0 сечение канала наибольшее, его сопротивление наименьшее и ток I с получается наибольшим. Ток стока I с нач при U зи = 0 называют начальным током стока. Напряжение U зи , при котором канал полностью перекрывается, а ток стока I с становится весьма малым (десятые доли микроампер), называют напряжением отсечки U зи отс .

Статические характеристики полевого транзистора с управляющим р- n — переходом

Стоковые (выходные) характеристики полевого транзистора с р- n — переходом и каналом n — типа, отражают зависимость тока стока от напряжения U си при фиксированном напряжении U зи : I c = f ( U си ) при U зи = const .

Вольт-амперные характеристики полевого транзистора с р-п- переходом и каналом п- типа: а – стоковые; б – стокозатворная

Особенностью полевого транзистора является то, что на проводимость канала оказывает влияние и управляющее напряжение U зи , и напряжение U си . При U си = 0 выходной ток I с = 0. При U си > 0 ( U зи = 0) через канал протекает ток I c , в результате создается падение напряжения, возрастающее в направлении стока. Суммарное падение напряжения участка исток-сток равно U си . Повышение напряжения U си вызывает увеличение падения напряжения в канале и уменьшение его сечения, а следовательно, уменьшение проводимости канала. При некотором напряжении U си происходит сужение канала, при котором границы обоих р- n — переходов сужаются и сопротивление канала становится высоким. Такое напряжение U си называют напряжением насыщения U си нас . При подаче на затвор обратного напряжения U зи происходит дополнительное сужение канала, и его перекрытие наступает при меньшем значении напряжения U си нас . В рабочем режиме используются пологие участки выходных характеристик.

Полевые транзисторы с изолированным затвором

У полевого транзистора с изолированным затвором (МДП — транзистор), затвор отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. МДП — транзисторы в качестве диэлектрика используют оксид кремния SiO 2. Другое название таких транзисторов – МОП — транзисторы ( металл-окисел-полупроводник).

Принцип действия МДП — транзисторов основан на изменении проводимости поверхностного слоя полупроводника под воздействием поперечного электрического поля. Поверхностный слой, является токопроводящим каналом этих транзисторов. МДП — транзисторы выполняют двух типов – со встроенным каналом и с индуцированным каналом.

Конструкция МДП — транзистора со встроенным каналом n -типа. В исходной пластинке кремния р- типа с относительно высоким удельным сопротивлением, с помощью диффузионной технологии созданы две легированные области с противоположным типом электропроводности – n . На эти области нанесены металлические электроды – исток и сток. Между истоком и стоком имеется поверхностный канал с электропроводностью n — типа. Поверхность кристалла полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем диэлектрика. На этот слой нанесен металлический электрод – затвор. Наличие слоя диэлектрика позволяет подавать на затвор управляющее напряжение обеих полярностей.

При подаче на затвор положительного напряжения, создающимся электрическим полем дырки из канала будут выталкиваться в подложку, а электроны — из подложки в канал. Канал обогащается – электронами, и его проводимость увеличивается при возрастании ток стока . Это называется режим обогащения.

При подаче на затвор отрицательного напряжения, относительно истока, в канале создается электрическое поле, под влиянием которого электроны выталкиваются из канала в подложку, а дырки втягиваются из подложки в канал. Канал обедняется основными носителями заряда, проводимость уменьшается, а ток стока уменьшается. Такой режим транзистора называют режимом обеднения.

В таких транзисторах при U зи = 0, если приложить напряжение между стоком и истоком ( U си > 0), протекает ток стока I с нач , называемый начальным и, представляющий собой поток электронов.

Канал проводимости тока не создается, а образуется благодаря притоку электронов из полупроводниковой пластины, при приложения к затвору напряжения положительной полярности относительно истока. При отсутствии этого напряжения канала нету, и между истоком и стоком n -типа расположен только кристалл р- типа, а на одном из р- n — переходов получается обратное напряжение. В этом состоянии сопротивление между истоком и стоком велико, и транзистор заперт. Но при подаче на затвор положительное напряжение, под влиянием поля затвора электроны будут перемещаться из областей истока и стока и из р- области к затвору. Когда напряжение затвора превысит пороговое значение U зи пор , в поверхностном слое концентрация электронов превысит концентрацию дырок, и произойдет инверсия типа электропроводности, индуцируется токопроводящий канал n -типа, соединяющий области истока и стока. Транзистор начинает проводить ток. Чем больше положительное напряжение затвора, тем больше проводимость канала и ток стока. Транзистор с индуцированным каналом может работать только в режиме обогащения.

Добавить комментарий