Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

МОП-транзистори - Радіоелектроніка

Зміст Вступ

Пристрій польового транзистора.

Схеми включення польового транзистора.

Еквівалентна схема польового транзистора.

4. Параметри польового транзистора.

4.1. Частотні властивості.

4.2. Шумові властивості.

4.3. Теплові параметри.

4.4. Максимально допустимі параметри.

4.5. Вольт - амперні характеристики польових транзисторів.

5. Рекомендації щодо застосування польових транзисторів.

Список використаних джерел

ВСТУП

Дію транзистора можна порівняти з дією греблі. За допомогою постійного джерела (плину ріки) і греблі створений перепад рівнів води. Витрачаючи дуже невелику енергію на вертикальне переміщення затвора, ми можемо керувати потоком води великої потужності, тобто управляти енергією могутнього постійного джерела

Термін служби напівпровідникових тріодів і їх економічність у багато разів більше, ніж в електронних ламп. За рахунок чого транзистори знайшли широке застосування в мікроелектроніці - теле-, відео-, аудіо-, радіоапаратурі і, звичайно ж, в комп'ютерах. Вони замінюють електронні лампи в багатьох електричних ланцюгах наукової, промислової і побутової апаратури.

Переваги транзисторів у порівнянні з електронними лампами - ті ж, як і у напівпровідникових діодів - відсутність напруженого катода, що споживає значну потужність і потребуючого часу для його розігріву. Крім того транзистори самі по собі в багато разів менше за масою і розмірами, ніж електричні лампи, і транзистори здатні працювати при більш низьких напругах і більш високих частотах.

Але поряд з позитивними якостями, тріоди мають і свої недоліки. Як і напівпровідникові діоди, транзистори дуже чутливі до підвищення температури, електричних перевантажень і сильно проникаючим випромінюванням (щоб зробити транзистор більш довговічним, його поміщають в спеціальні корпуси).

Основні матеріали з яких виготовляють транзистори - кремній і германій, перспективні - арсенід галію, сульфід цинку і широко зонні провідники.

Існує 2 типу транзисторів: біполярні і польові.

Розглянемо пристрій і принцип дії польового транзистора МОП- структури (метал Окісел- Напівпровідник), який знайшов широке застосування в якості основного елемента всіх сучасних інтегральних мікросхем КМОП структури.

МОП - ТРАНЗИСТОРИ

1. Пристрій польового транзистора.

Польовий транзистор - це напівпровідниковий прилад, підсилювальні властивості якого обумовлені потоком основних носіїв, що протікає через провідний канал і керований електричним полем. На відміну від біполярних робота польових транзисторів заснована на використанні основних носіїв заряду в напівпровіднику. За конструктивним виконанням і технології виготовлення польові транзистори можна розділити на дві групи: польові транзистори з керуючим р- п - переходом і польові транзистори з ізольованим затвором.

Рис.1. Структура польового транзистора

Польовий транзистор з керуючим р-п переходом - це польовий транзистор, затвор якого відокремлений в електричному відношенні від каналу

р-п - переходом, зміщеним у зворотному напрямку. Електрод, з якого в канал входять носії заряду, називають витоком; електрод, через який з каналу йдуть носії заряду, - стоком; електрод, службовець для регулювання поперечного перерізу каналу, - затвором. При підключенні до витоку негативного (для п-каналу), а до стоку позитивної напруги (рис. 1) в каналі виникає електричний струм, створюваний рухом електронів від витоку до стоку, тобто основними носіями заряду. У цьому полягає істотна відмінність польового транзистора від біполярного. Рух носіїв заряду вздовж електронно-діркового переходу (а не через переходи, як в біполярному транзисторі) є другою характерною особливістю польового транзистора.

Електричне поле, створюване між затвором і каналом, змінює щільність носіїв заряду в каналі, тобто величину протікаючого струму. Так як управління відбувається через назад зміщений р-п-перехід, опір між керуючим електродом і каналом велике, а споживана потужність від джерела сигналу в ланцюзі затвора нікчемно мала. Тому польовий транзистор може забезпечити посилення електромагнітних коливань як по потужності, так і по струму і напрузі.

Рис. 2. Структура польового транзистора з ізольованим затвором: а - з індукованим каналом; б - з вбудованим каналом.

Польовий транзистор з ізольованим затвором - це польовий транзистор, затвор якого відокремлений в електричному відношенні від каналу шаром діелектрика. Польовий транзистор з ізольованим затвором складається з пластини напівпровідника (підкладки) з відносно високим питомим опором, в якій створені дві області з протилежним типом електропровідності (рис. 2). На ці області нанесені металеві електроди - витік і стік. Поверхня напівпровідника між витоком і стоком покрита тонким шаром діелектрика (зазвичай шаром оксиду кремнію). На шар діелектрика завдано металевий електрод - затвор. Виходить структура, що складається з металу, діелектрика і напівпровідника. Тому польові транзистори з ізольованим затвором часто називають МДП- транзисторами або МОП- транзисторами (метал - оксид- напівпровідник).

Існують два різновиди МДП-транзисторів з індукованим і з вбудованим каналами.

У МДП-транзисторах з індукованим каналом провідний канал між сильнолегованих областями витоку і стоку і, отже, помітний струм стоку з'являються тільки при певній полярності і при певному значенні напруги на затворі щодо витоку (негативного при р-каналі і позитивного при п-каналі). Ця напруга називають пороговим (UЗІ.пор). Так як поява і зростання провідності індукованого каналу пов'язані із збагаченням його основними носіями заряду, то вважають, що канал працює в режимі збагачення.

У МДП - транзисторах з вбудованим каналом провідний канал, виготовляється технологічним шляхом, утворюється при напрузі на затворі рівному нулю. Струмом стоку можна управляти, змінюючи значення і полярність напруги між затвором і витоком. При деякому позитивному напрузі затвор - витік транзистора з р - каналом або негативній напрузі транзистора з n -канали струм в ланцюзі стоку припиняється. Ця напруга називають напругою відсічення (UЗІ.отс). МДП - транзистор з вбудованим каналом може працювати як в режимі збагачення, так і в режимі збіднення каналу основними носіями заряду.

2. Схеми включення польового транзистора.

Рис. 3. Схеми включення польового транзистора.

Польовий транзистор як елемент схеми являє собою активний несиметричний чотириполюсник, у якого один із затискачів є загальним для ланцюгів входу і виходу. Залежно від того, який з електродів польового транзистора підключений до загального висновку, розрізняють схеми: із загальним витоком і входом затвор; із загальним стоком і входом на затвор; із загальним затвором і входом на витік. Схеми включення польового транзистора показані на рис. 3.

За аналогією з лампової електронікою, де за типову прийнята схема із загальним катодом, для польових транзисторів типовий є схема із загальним витоком.

3. Еквівалентна схема польового транзистора.

Рис. 4. Еквівалентна схема польового транзистора.

Еквівалентна схема польового транзистора, елементи якої виражені через у-параметри, наведено на рис. 4. При такому підключенні кожна з провідності має фізичний зміст.

4. Параметри польового транзистора.

Вхідна провідність визначається провідністю ділянки затвор - витік УЗД. = У11 + У12; вихідна провідність - провідність ділянки стік - витік УСІ = У22 + У21; функції передачі - крутістю вольт-амперної характеристики S = у21- У12; функція зворотної передачі - прохідний провідністю УЗС = У12. Ці параметри застосовуються за первинні параметри польового транзистора, використовуваного як чотириполюсника. Якщо первинні параметри чотириполюсника для схем із загальним витоком визначені, то можна розрахувати параметри для будь-якої іншої схеми включення польового транзистора.

Початковий струм стоку IС.нач- струм стоку при напрузі між затвором і витоком, що дорівнює нулю і напрузі на стоці, що дорівнює або перевищує напруга насичення. Залишковий струм стоку IС.ост- струм стоку при напрузі між затвором і витоком, що перевищує напругу відсічення. Струм витоку затвора IЗ.ут- струм затвора при заданій напрузі між затвором і рештою висновками, замкнутими між собою. Зворотний струм переходу затвор - стік IЗСО- струм, що протікає в ланцюзі затвор - стік при заданому зворотному напрузі між затвором і стоком і розімкнутими іншими висновками. Зворотний струм переходу затвор - витік IЗІО- струм, що протікає в ланцюзі затвор - витік при заданому зворотному напрузі між затвором і витоком і розімкнутими іншими висновками.

Напруга відсічення польового транзистора UЗІ.отс- напряженіемежду затвором і витоком транзистора з р -п переходом або ізольованим затвором, що працює в режимі збіднення, при якому струм стоку досягає заданого низького значення. Порогове напруга польового транзистора UЗІ.пор- напруга між затвором і витоком транзистора з ізольованим затвором, що працює в режимі збагачення, при якому струм стоку досягає заданого низького значення.

Крутизна характеристик польового транзистора S - відношення зміни струму стоку до зміни напруги на затворі при короткому замиканні по змінному струмі на виході транзистора в схемі із загальним витоком.

Вхідна ємність польового транзистора С11і- ємність між затвором і витоком при короткому замиканні по змінному струмі на виході в схемі із загальним витоком. Вихідна ємність польового транзистора С22і-ємність між стоком і витоком при короткому замиканні по змінному струмі на вході в схемі із загальним витоком. Прохідна ємність польового транзистора C12і- ємність між затвором і стоком при короткому замиканні по змінному струмі на вході в схемі із загальним витоком. Ємність затвор -сток СЗСО- ємність між затвором і стоком при розімкнутих по змінному струмі інших висновках. Ємність затвор - витік СЗІОемкость між затвором і витоком при розімкнутих по змінному струмі інших висновках.

Коефіцієнт посилення по потужності Курей- відношення потужності на виході польового транзистора до потужності на вході при певній частоті і схемою включення.

4.1. Частотні властивості.

Частотні властивості польових транзисторів визначаються постійної часу RC - ланцюга затвора. Оскільки вхідні ємність С11іу транзисторів з р-п переходом велика (десятки пікофарад), їх застосування в підсилюючих каскадах з великим вхідним опором можливо в діапазоні частот, ре перевищують сотень кілогерц - одиниць мегагерц.

При роботі в переключающих схемах швидкість перемикання повністю визначається постійної часу RC - ланцюга затвора. У польових транзисторів з ізольованим затвором вхідна ємність значно менше, тому їх частотні властивості набагато краще, ніж у польових транзисторів з р-п - переходом.

Гранична частота визначається за формулою fгр. = 159 / С11і, де fгр = частота, МГц; S - крутизна характеристики транзистора, мА / В; С11і- ємність між затвором і витоком при короткому замиканні по змінному струмі вихідний ланцюга, пФ.

4.2. Шумові властивості.

Шумові властивості польових транзисторів оцінюються коефіцієнтом шуму КШ, який мало залежить від напруги стік - витік, струму стоку і навколишньої температури (нижче 500С) і монотонно зростає зі зменшенням частоти і внутрішнього опору джерела сигналу. Коефіцієнт шуму вимірюють в заданому режимі по постійному струму Uси, ICна певній частоті.

Замість коефіцієнта шуму іноді вказують шумова напруга польового транзистора Uш- еквівалентне шумова напруга, наведене до входу, в смузі частот при певному повному опорі генератора в схемі із загальним витоком; шумовий струм Iш- еквівалентний шумовий струм, наведений до входу, при розімкнутому вході в смузі частот в схемі із загальним витоком.

4.3. Теплові параметри.

Теплові параметри польового транзистора характеризують його стійкість при роботі в діапазоні температур. При зміні температури властивості напівпровідникових матеріалів змінюються. Це призводить до зміни параметрів польового транзистора, в першу чергу, струму стоку, крутизни і струму витоку затвора.

Залежність зміни струму стоку від температури визначається двома факторами: контактною різницею потенціалів р-п переходу і зміною рухливості основних носіїв заряду в каналі. При підвищенні температури контактна різниця потенціалів зменшується, опір каналу падає, а струм збільшується. Але підвищення температури призводить до зменшення рухливості носіїв заряду в каналі і струму стоку. За певних умов дія цих факторів взаімнокомпенсіруется і струм польового транзистора перестає залежати від температури. На рис. 5. наведені стокозатворние характеристики при різних температурах навколишнього

Рис. 5. Сток - затворні характеристики польового транзистора при різних температурах.

середовища та вказано положення термостабільної точки. Залежність крутизни характеристики від температури у польових транзисторів така ж як і у струму стоку. З ростом температури струм витоку затвора збільшується. Хоча абсолютна зміна струму незначно, його треба враховувати при великих опорах в ланцюзі затвора. У цьому випадку зміна струму витоку затвора може викликати істотну зміну напруги на затворі польового транзистора та режиму його роботи. Температурна залежність струму витоку затвора польового транзистора з р-п переходом наведена на рис. 6. В

рис. 6. Залежність струму витоку затвора польового транзистора

від температури.

польовому транзисторі з ізольованим затвором струм затвора практично не залежить від температури.

4.4. Максимально допустимі параметри.

М а к с и м а л ь н о д о п у с т і м и е п а р а м е т р и визначають значення конкретних режимів польових транзисторів, які не повинні перевищуватися при будь-яких умовах експлуатації і при яких забезпечується задана надійність. До максимально допустимим параметрам відносяться: максимально допустима напруга затвор - витік UЗІmax, затвор - стік UЗСmax, стік - витік UСІmax, максимально допустима напруга стік - підкладка UСПmax, витік - підкладка UІПmax, затвор - підкладка UЗПmax. Максимально допустимий постійний струм стоку IСmaxмаксімально допустимий прямий струм затвора IЗ (пр) max, максимально допустима постійна розсіює потужність Рmax.

4.5. Вольт - амперні характеристики польових транзисторів.

а б

Рис. 7. Вольт - амперні характеристики польового транзистора з вбудованим

каналом n- типу: а - стокові; б - стоко - затворні.

Вольт - амперні характеристики польових транзисторів встановлюють залежність струму стоку ICот одного з напруг UСІілі UЗІпрі фіксованою величиною другого.

У МДП - транзисторі з індукованим каналом з підкладкою р-типу при UЗИ = 0 канал п-типу може перебувати в провідному стані. При деякому пороговому напрузі UЗІ.ПОРC.НАЧ.

Особливістю МДП - транзистора з індукованим каналом п - типу є можливість роботи без постійної напруги зміщення (UЗИ = 0) в режимі як збіднення, так і збагачення каналу основними носіями заряду. МДП - транзистор з вбудованим каналом має вольт-амперні характеристики, аналогічні зображеним на рис. 7.

У МДП - транзисторів всіх типів потенціал підкладки відносно витоку робить помітний вплив на вольт -амперние характеристики і відповідно параметри транзистора. Завдяки дії на провідність каналу підкладка може виконувати функцію затвора. Напруга на підкладці відносно витоку повинне мати таку полярність, щоб р-п перехід витік - підкладка включався у зворотному напрямку. При цьому р-п перехід канал - підкладка діє як затвор польового транзистора з керуючим р-п переходом.

5. Рекомендації щодо застосування польових транзисторів.

Рекомендації щодо застосування польових транзисторів. Польові транзистори мають вольт-амперні характеристики, подібні ламповим, і володіють всіма принциповими перевагами транзисторів. Це дозволяє застосовувати їх в схемах, в більшості випадків використовувалися електронні лампи, наприклад, в підсилювачах постійного струму з високоомним входом, в істоковий повторювачах з особливо високоомним входом, в електрометричних підсилювачах, різних реле часу, RS - генераторах синусоїдальних коливань низьких і інфранизьких частот, в генераторах пилкоподібних коливань, підсилювачах низької частоти, що працюють від джерел з великим внутрішнім опором, в активних RC - фільтрах низьких частот. Польові транзистори з ізольованим затвором використовують у високочастотних підсилювачах, змішувачах, ключових пристроях.

У рекомендації з використання транзисторів для випадку польових транзисторів слід внести доповнення:

1. На затвор польових транзисторів з р-п (негативне для транзисторів з р - каналом і позитивним для транзистора з п - каналом).

2. Польові транзистори з ізольованим затвором слід зберігати з закороченими висновками. При включенні транзисторів в схему повинні бути вжиті всі заходи для зняття зарядів статичної електрики. Необхідну пайку виробляти на заземленном металевому листі, заземлити жало паяльника, а так само руки монтажника за допомогою спеціального металевого браслета. Не слід застосовувати одяг із синтетичних тканин. Доцільно приєднувати польовий транзистор до схеми, попередньо закоротив його висновки.

Список використаних джерел:

1.Терещук Р.М. Напівпровідникові приймально-підсилювальні пристрої: Довідник радіоаматора / 4-е видання, стер. - Київ: Наук. Думка 1989. - 800с.

2. Бочаров Л.Н. Польові транзистори. - М.: Радио и связь, 1984, - 80 с.

3. Напівпровідникові прилади: транзистори: Довідник / Н.Н.Горюнова.

М.; Вища школа, 1985. 904с.

11
Проектування сигнатурного аналізатора
Зміст Введення. 2 Рахунок переходів. 3 Коди циклічного надмірного контролю. 4 Сигнатурний аналіз. 7 Які вироби придатні для випробування методом сигнатурного аналізу. 10 Простий сигнатурний аналізатор. 12 Структурна схема простого сигнатурного аналізатора. 13 Секція аналізу простого сигнатурного

Проектування радіоприймача
МГАПІ Курсовий проект Група ПР-7 Спеціальність 2008 Студент Завдання. Варіант 4. Необхідно розрахувати радіоприймач супергетеродинного типу. Вид прийнятого сигналу - ТЛГ, ОЧП. ТЛГ - амплітудна телеграфія зі смугою 100 Гц; ОЧП - телефонний односмуговий сигнал з пригніченою несучої зі смугою

Проектування Цифрового пристрою
МІНІСТЕРСТВО ВИЩОЇ ОСВІТИ УКРАЇНИ Сумський Державний Університет Кафедра Автоматики і Промисловій ЕлектронікіПОЯСНІТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА до курсового проекту по курсу: «Цифрова схемотехніка» за темою: «Проектування Цифрового пристрої» ФЗ 51.6.090803.574ПЗ Керівник проекту Міровіцкій Г. П. Проектував

Проект вузла комутації телеграфних зв'язків в обласному центрі
ЗМІСТ. 1. описовий РОЗДІЛ. стр. Введення. 3 1.1 Способи комутації КК, КС, КП. 5 1.2 Побудова мереж СОП, АТ - ТХ. 9 1.3 Системи комутації ЕТК - КС, ПОЗОВ 2.4. 11 1.4 Центр комутації пакетів ЦКП - 8М. 19 1.5 Система управління мережею ПДИ. 21 1.6 Електронна пошта - послуги, пристрій, відмінність

Прилад Ультразвуковий відлякувач гризунів
Зміст Введення 2 1. Призначення і область використання 3 2. Технологія виготовлення корпусних деталей 6 3. Технологія друкованого монтажу 18 4.Компоновка друкованого вузла 19 5. Технологія виготовлення односторонньої друкованої плати 21 6. Технологія виготовлення деталей з п'єзокераміки

Напівпровідникові прилади і електронні лампи
ДОПОВІДЬ "Полупропроводниковие прилади і електронні лампи" учня 10 "Б" класу середньої школи № 536 Капустникова Вячеслава -1998- -2ПЛАН СТОР. 1. ДІОД НАПІВПРОВІДНИКОВИЙ...3 2. ЕЛЕКТРОННА ЛАМПА...4 3. ТРАНЗИСТОР...6 4. ТИРИСТОР...7 -3ДИОД НАПІВПРОВІДНИКОВИЙ Напівпровідниковий

Перехідні процеси в несинусоїдних ланцюгах
МОПО Росії ТУСУР Кафедра ТОЕ Курсова робота по темі "Перехідні процеси в несинусоїдних ланцюгах" Віполніл: Прийняв: студент гр. 357-2 доцент каф. ТОЕ Карташов В. А. Кобрина Н. В. Томськ 1999 Введення. Ом Ом Ом Ом Гн мкФ в 1 Розрахунок перехідного процесу в ланцюзі при постійному впливі.

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати