 |
Схема ключа на полевом транзисторе с p-n переходом
|
|
|
|
Схема и диаграммы показаны на рис. 47, 48.
Состояние I - ключ разомкнут (транзистор не проводит). Cостояние II - ключ замкнут (транзистор проводит). Такой ключ может быть применен в генераторе пилообразного напряжения для периодического сброса напряжения на конденсаторе.
 |
Полевые транзисторы с изолированным затвором
Структура такого транзистора представлена на рис. 49. Если в этой структуре окисел заменить на p -слой, то мы возвратимся к транзистору с p-n переходом. Транзистор со структурой, показанной на рис.49, называется МОП-транзистор: М-металл, О-окисел, П-полупроводник. Английское название транзистора: MOSFET-Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor. Вывод П - это подложка, т.е. слой, на который наложен слой n -канала. Вывод подложки снабжают стрелкой, указывающей тип канала.
Обычно подложку присоединяют к истоку. Причем иногда это делается внутри транзистора. Ее можно оставить и не присоединенной.
Существуют МОП-транзисторы с встроенным каналом и с индуцированным каналом. Обозначение на схеме транзистора с встроенным каналом n-типа показано на рис. 50. Таким транзистором является КП 305X. Х- буква, характеризующая параметры. Обозначение транзистора с каналом p-типа, приведено на рис. 51.
При работе с МОП-транзисторами необходимо соблюдать меры предосторожности. Изоляция затвора в МОП-транзисторе приводит к тому, что такой транзистор очень чувствителен к статическим зарядам, из-за которых может появиться большой потенциал на затворе и произойти пробой изоляции. Поэтому МОП-транзисторы поставляются с выводами, замкнутыми между собой временной перемычкой. Лучше не удалять эту перемычку, пока транзистор не впаян в схему. У некоторых МОП-транзисторов имеются встроенные защитные диоды и поэтому они не боятся статического электричества.
|
|
|
3.2.1. Входные и выходные характеристики МОП - транзистора с каналом n -типа (КП 305)
Характеристики показаны на рис. 52. Недостаток транзистора с такими характеристиками: Uзи=0, а прибор проводит, т.е. у рассмотренных ранее транзисторов при Uзи=0 существует ток стока. Иногда желательно, чтобы при Uзи=0, Iс=0. Этим свойством обладают полевые транзисторы с индуцированным (наведенным) каналом.
МОП - транзисторы с индуцированным каналом
Предыдущие МОП-транзисторы имели встроенный канал (p и n-типа). Эти транзисторы при Uзи=0 проводят. В полевом транзисторе с индуцированным каналом при Uзи=0 ток отсутствует.
Структура транзистора с индуцированным каналом p -типа представлена на рис. 53. При подаче отрицательного напряжения на затвор его отрицательный потенциал отталкивает электроны в подложке n- типа от затвора, в результате чего вблизи поверхности с изолятором образуется канал p -типа. Изображение на схеме МОП-транзистора с индуцированным каналом
 |
p -типа показано на рис. 54. У такого транзистора канал показан в виде прерывистой линии, которая подчеркивает, что собственный проводящий канал между стоком и истоком отсутствует. Типы транзисторов с индуцированным каналом p-типа: КП 301, КП 304.
Входные и выходные характеристики транзистора с каналом p-типа приведены на рис. 55. Транзистор начинает проводить ток при |Uзи|=|Uпор|. Здесь Uпор называется - пороговое напряжение.
На рис. 56 показано изображение МОП - транзистор с индуцированным каналом n-типа. Входная характеристика приведена на рис. 57.
Крутизна
Как можно судить о качестве полевого транзистора? У биполярного транзистора важнейшим параметром является коэффициент усиления по току, который определяется отношением токов. В случае полевого транзистора ток стока Iс управляется напряжением Uзи между затвором и истоком. Таким образом, о способности транзистора усиливать можно судить по величине отношения Iс/Uзи, которое имеет размерность проводимости. Эта величина называется крутизной, обозначается буквой S и определяется как отношение
|
|
|
S=dIс/dUзи.
Если Iс измеряется в миллиамперах, а Uзи - в вольтах, то крутизна S указывается в мA/B или в миллисименсах (мСм).
3.2.4. Особенности полевых МОП транзисторов
1. Очень большое Rвх, он управляется не током, как биполярный, а напряжением, прикладываемым к цепи затвор–исток. Поэтому для управления им требуется очень маленькая мощность
2. Высокое быстродействие в ключевых режимах по сравнению с быстродействием биполярных транзисторов, т.к. нет процессов накопления и рассасывания неосновных носителей, как это наблюдается у биполярных транзисторов. В биполярных транзисторах помимо основных носителей тока, существуют также и неосновные, которые транзистор набирает благодаря току базы. С наличием неосновных носителей связано такое понятие как, время рассасывания, которое обуславливает задержку выключения транзистора.
3. Положительный ТКС, что упрощает включение их на параллельную работу для получения большой нагрузочной способности по току. Между параллельно включенными транзисторами обеспечивается равномерное токораспределение из-за эффекта самовыравнивания токов: если ток через какой-либо транзистор будет больше, чем через другие параллельно включенные транзисторы, то возрастет его нагрев, увеличится сопротивление канала, возрастет напряжение проводимости, в результате возрастет ток через параллельно включенный транзи
 |
стор. Здесь работает правило электротехники: в цепи с параллельным соединением элементов токи распределяются обратно пропорционально сопротивлениям элементов.
4. Отсутствие у полевого транзистора явления вторичного пробоя, поэтому его область безопасной работы в координатах ток-напряжение гораздо больше, чем у биполярного транзистора.
5. Высоковольтные полевые транзисторы по сравнению с биполярными имеют повышенное падение напряжения в режиме насыщения, поэтому они имеют большие потери мощности. Падение напряжения сильно растет с повышением температуры (у биполярных и IGBT – уменьшается) и с ростом рабочего напряжения. Последнее обусловлено тем, что с ростом напряжения растет сопротивление канала (примерно по квадратичному закону).
|
|
|
|
|
|
