Полная и упрощённая экв. схемы полевого транзистора. Применение полевых транзисторов, достоинства и недостатки.

Полная экв. схема ПТ:

С_ЗИ, С_ЗС – барьерные ёмкости ПТ; R_i – внутр. сопротивление ПТ; r_И, r_С – сопротивления слаболегированного канала; С_СИ – вых. ёмкость ПТ; S – крутизна характеристики.

Упрощённая экв. схема ПТ:

Применение: СИТ – транзисторы со стат. индукцией (Р ~ 100 Вт); элементы инт. схем (технология МОП совместима с интегральной).

Достоинства:

+ оч. большой K_J;

+ на управление J_C тратится малая Р;

+ возможна работа напрямую от интегральных схем;

+ термостабильность параметров;

+ высокая теплоустойчивость;

+ низкий уровень шума;
+ потенциально высокое быстродействие (широкополостность);

+ ­¦ => ¯r_вх GaAs ~ 100 ГГц;

+ обеспечивают равномер. распред-ние J при || соединении => позволяют получить Р_вых £ 100 Вт.

Недостатки:

- чувствительны к статике;

- малая крутизна;

- малый температурный диапазон (Т_раб < Т_раб.БТ).

35. Динамический режим работы транзистора. Схема включения транзистора с нагрузкой. Методы построения нагрузочной прямой. Динамические параметры k_i,k_u, графический и аналитический методы определения.

Динамическим режимом работы транзистора называется такой режим, при котором в выходной цепи стоит нагрузочный резистор, за счёт которого изменение входного тока или напряжения будет вызывать изменение выходного напряжения.

Здесь Rк это коллекторная нагрузка длятранзистора включенного по схеме с ОЭ, обеспечивающая динамический режим работы.

Построение нагрузочной прямой для ПТ:

U_cu=E_c - I_cR_c – ур-ие дин. режима работы тран-тора

(уравнение выходной динамич-ой хар-ки)

Две точки находятся из начальных условий.

1т. При U_cu=0—I_c=E_c / R_c.

2т. При I_c=0—U_cu=E_c

Точка пересечения нагрузочной прямой с одной из ветвей выходной статической характеристикой для заданного тока базы называется рабочей точкой транзистора. Рабочая точка позволяет определять токи и напряжения, реально существующие в схеме.

Rc~0 то μ_g=0

Rc=∞ то μ_g=μ

36. Схемы включения биполярного и полевого транзисторов. Цепи, задающие и стабилизирующие ре­жим работы усилительных элементов.

Схемы включения биполярных транзисторов:

(1) схема с общей ‘Б’	(2) схема с общим ‘Э’	(3) схема с общим ‘K’

 

Схемы включения полевых транзисторов.

полевой транзистор с управл. p-n перех. и каналом р-типа

полевой транзистор с управл. p-n перех. и каналом n-типа

1) Схема с фиксированным током базы. 2) С фиксированным напряжением Б-Э

 

 

3) Схема эмиттерной стабилизации

4) Схема коллекторной стабилизации

37. Электовакуумные приборы. Классификация, устр-во вакуумных ламп. 3хэлектродная лампа: конструкция, принцип действия, закон степени трех вторых, статистические характеристики, основные параметры и методы их определения.

Электровакуумный прибор — устр-во, предназначенное для генерации, усиления и преобразования ЭМ энергии, в котором рабочее пространство освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы непроницаемой оболочкой.

ЭВП охватывают следующие классы приборов:

1) Электронные лампы — триоды, тетроды, пентоды и т. д.; 2) ЭВП СВЧ — магнетроны, лампы бегущей и обратной волны и т. д.; 3) Электроннолучевые приборы — осциллографические электроннолучевые трубки; 4) Фотоэлектронные приборы — вакуумные фотоэлементы; 5) Вакуумные индикаторы — электронносветовые индикаторы.

6) Рентгеновские трубки; преобразуют энергию постоянного тока в рентгеновские лучи

Класс газоразрядных ЭВП охватывает следующие виды приборов:

1) Ионные приборы большой мощности (нейтрализации объёмного заряда ионами газа);

2) Газоразрядные источники света непрерывного излучения и имп. источники света;

3) Индикаторы газоразрядные (сигнальные, знаковые, линейные, матричные);

4) Квантовые газоразряд. приборы, преобразующие эн. пост. тока в когерентное излучение

Эл. лампа - электровакуумный прибор, действие которого основано на изменении потока электронов (отбираемых от катода и движущихся в вакууме) эл. полем, формируемым с помощью электродов. В зависимости от значения выходной мощности ЭЛ: приёмно-усилительные (выходная мощность не свыше 10 вт) и генераторные лампы (свыше 10 вт).

Классификация ламп по назначению: Диоды маломощные детектоpные, диоды детектоpные ВЧ и СВЧ, диоды выпpямительные, кенотpоны высоковольтные, диоды демпфеpные, диоды шумовые, диоды для стабилизатоpов пеpеменного напpяжения, тpиоды унивеpсальные, тpиоды с большим коэффициентом усиления, тpиоды ВЧ, СВЧ, НЧ, тетроды, пентоды, комбиниpованные лампы.

Устройство: Металлический, стеклянный или керамический баллон, внутри которого укреплены электроды. В баллоне создается сильное разрежение воздуха (вакуум), чтобы газы не мешали движению электронов в лампе и чтобы электроды служили дольше. Катод - отрицательный электрод - является источником электронов. Анод - положительный электрод, он окружает катод. Все названия электронных ламп связаны с числом электродов диод имеет два электрода, триод - три, тетрод - четыре, пентод - пять и т.д.

Триодом называют трехэлектродный электовакуумный прибор, имеющий катод, анод и сетку. Сетка- это электрод, который обычно выполнен в виде проволочной спирали и распологается в непосредственной близости от поверхности катода. Назначение сетки- воздействовать на значение объемного заряда у катода и управлять эл. потоком. Незначительное изменение ее потенциала оказывает резкое влияние на анодный ток. Увеличивая потенциал сетки (по отношению к катоду) снижается объемный заряд; при этом анодный ток увеличивается. Наоборот, уменьшая потенциал сетки, затрудняется перемещение электронов от К к А; анодный ток уменьшается. При опр. потенциале сетки все электроны, выходящие из катода, задерживаются противодействующими силами поля между сеткой и К и лампа оказывается «запертой».

Трехэлектродная лампа имеет три параметра:

1) крутизна характеристики (отношение приращения анодного тока к соответствующему приращению сеточного напряжения при постоянном анодном напряжении);

2) внутреннее сопротивление (отношение приращения анодного напряжения к соответствующему приращению тока в цепи анода при пост. сеточном напряжении);

3) коэффициент усиления (отношение приращения анодного напряжения к обр. по знаку приращению сеточного напряжения, при котором анодный ток останется без изменения).

Усиление заключается в том, что сравнительно слабое изменение сеточного напряжения (на зажимах) вызывает подобное по форме, но более сильное изменение напряжения на зажимах сопротивления. Закон степени трх вторых: I_K=g_t(U_C+DU_A)^3/2.
№38 Тиристоры: классификация, устройство и принцип действия диодного тиристора, ВАХ, условие включения, статические параметры.

Тиристорами называют полупроводниковые приборы с тремя и более p-n-переходами, имеющие S-образную вольт-амперную характеристику.

При изготовлении тиристора берут пластину п/п с параметрами области n₁ и методом двухсторонней диффузии формируют области p₁ и p₂. Затем методом односторонней диффузии формируют область n₂. При такой технологии изготовления наименее легированной будет область n₁, а наиболее легированной - область n₂.

Контакт к внешнему p-слою называют анодом, а к внешнему n-слою - катодом. Внутренние области р- и n-типа называют базами. Выводы от баз образуют управляющие электроды УЭ1 и УЭ2.

В зависимости от числа выводов тиристоры делят на:

1) диодные /динисторы/ (2 вывода - от анода и катода)

2) триодные/тиристоры/(выводы от А, К и одной из баз

3) тетродные, имеющие выводы от всех областей.

При использовании в качестве токового ключа тиристор включается последовательно с источником питания и нагрузкой /рис. 1/. В процессе работы тиристор может находиться в одном из двух возможных состояний. В одном их них тиристор выключен или закрыт. В этом состоянии тиристор имеет высокое сопротивление и ток в нагрузке практически равен нулю. Во втором состоянии тиристор включен или открыт. В этом состоянии тиристор имеет малое сопр. и ток в цепи определяется сопротивлением нагрузки.

Рассмотрим физ. процессы в тиристоре (представим его в виде двух БТ):

На физические процессы в тиристоре основное влияние оказывают два фактора: зависимость коэффициента передачи по току a от тока эмиттера и лавинное умножение носителей в обеднённом слое коллекторного перехода.

Если на анод подано отрицательное напряжение, то центральный переход П2 будет смещён в прямом направлении, а крайние переходы П1 и П3 - в обратном. В этом случае полярность напряжений на переходах соответствует режиму отсечки транзисторов VT1, VT2 и через тиристор будет протекать обратный ток двух последовательно включенных переходов П1 и П3.

При положительном напряжении на аноде крайние переходы П1 и П3 будут смещены в прямом направлении, а центральный переход П2 - в обратном. В этом случае полярность напряжений на переходах соответствует активному режиму работы транзисторов VT1 и VT2. Как видно из рис. 2, выходной ток транзистора VT1 является входным током транзистора VT2, а выходной ток транзистора VT2 - входным током транзистора VT1, т. е. транзисторы VT1 и VT2 образуют двухкаскадный усилитель, выход которого соединён со входом. В такой схеме возможен регенеративный процесс лавинообразного нарастания тока.

При небольших положительных напряжениях на аноде через коллекторные переходы будут протекать обратные токи, которые будут усилены транзисторами VT1 и VT2. Но, так как эти токи малы, а при токе эмиттера I_э®0 коэффициент передачи тока эмиттера a®0, то в тиристоре установится ток, ненамного превышающий I_к0.

По мере роста напряжения на аноде ток тиристора будет возрастать за счёт лавинного умножения носителей заряда в переходе П2. Это само по себе приводит к увеличению тока тиристора. Но увеличение тока тиристора приводит к возрастанию коэффициентов передачи тока эмиттера транзисторов VT1 и VT2, что влечёт ещё большее увеличение тока тиристора.

При некотором токе коэффициент усиления по петле, образованной транзисторами VT1 и VT2 превысит единицу. При этом, если ток не ограничен, то в тиристоре возникает регенеративный процесс лавинообразного нарастания тока, заканчивающийся насыщением транзисторов VT1 и VT2, когда все их переходы будут смещены в прямом направлении. Такой процесс будет происходить в электронном ключе на транзисторе. Если ток ограничен, что имеет место при питании тиристора от источника тока при снятии его вольт-амперной характеристики, то с ростом тока через тиристор напряжение на нём будет падать (рис. 3).

Если в цепи управляющего перехода протекает некоторый ток, то это приводит к увеличению тока тиристора и возрастанию коэффициентов передачи тока эмиттера транзисторов VT1 и VT2, что приводит к уменьшению напряжения, при котором начинается регенеративный процесс включения тиристора(рис. 3). Таким образом, изменяя ток управляющего электрода можно управлять напряжением включения тиристора.

Вольт-амперная характеристика тиристора имеет пять характерных участков (рис. 3).

Участок 0-1. Напряжение на аноде положительно, ток незначителен, то есть тиристор закрыт. Этот участок вольт-амперной характеристики соответствует режиму прямого запирания.

Участок 1-2. В точках 1 и 2 дифференциальное сопротивление тиристора равно нулю, а между ними - отрицательно. Это участок характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением тиристора. Координаты точек 1 и 2 являются параметрами тиристора:

U_вкл - напряжение включения;I_вкл - ток включения;I_уд(I_выкл) - ток удержания (ток выключения);U_уд(U_выкл)- напряжение удержания (напряжение выключения).

Участок 2-3. На этом участке тиристор открыт и ток через него ограничен сопротивлением внешней цепи. Участок соответствует режиму прямой проводимости.

Участок 0-4. На этом участке напряжение на аноде отрицательно. Ток мал. Тиристор закрыт. Участок соответствует режиму обратного запирания.

Участок 4-5. На этом участке наблюдается резкое увеличение тока тиристора при увеличении отрицательного напряжения на аноде. Участок 4-5 соответствует режиму обратного пробоя.

№39 Триодный тиристор(тринистор): устр-во и принцип действия, семейство ВАХ, условие переключения, пусковая хар-ка, основные параметры, области применения.

Триодный тиристор(тринистор) - тиристор, имеющий два основных и один управляющий вывод. Для переключения тринистора из закрытого состояния в открытое необходимо накопления неравновесных носителей заряда в базовых областях. В тиристоре, имеющем управляющий вывод от одной из базовых областей с омическим переходом между управляющим электродом и базой, уровень инжекции через прилегающий к этой базе ЭП можно увеличить путем подачи «+» по отношению к катоду напряжения на управляющий электрод. Поэтому триодный тиристор можно переключить из закрытого состояния в открытое в необходимый момент времени даже при небольшом анодном напряжении.

Схематическое изображение структур триодных тиристоров с омическими переходами между управляющим электродом и базой(а), с дополн p-n переходом под управляющим электодом(б) и ВАХ тринистора при разл токах(I_y’’>I_y’>I_y) через управляющий электрод(в).

Переключение триодного тиристора с помощью подачи прямого напряжения на управляющий электрод или тока через этот электод можно представить с другой точки зрения как перевод транзисторной n-p-n структуры в режим насыщения при большом токе базы. При этом КП транзисторной структуры смещается в прямом направлении.

Баланс токов в триодном транзисторе: I_А=a₁(I_А+I_У)+a₂I_А+I_КБО

Ур-ие ВАХ триодного тиристора в закрытом состоянии: I_А=(I_КБО/1-a₁-a₂)+ I_У(a₁/1-a₁-a₂) где a₁+a₂<1, а анодный ток I_А зависит от управляющего тока I_У.

Условие переключения тринистора из закр состояния в открытое: a₁+a₂+ I_У(¶a₁/¶I_A)=1.

a₁ зависит от U на КП, а также от I_ОСН и I_У. a2 зависит от U на КП, а также от I_ОСН. Напряжение включения триодного тиристора зависит от управляющего тока. Формула может быть справедлива при меньших напряжениях на аноде тиристора, если через управляющий электрод будут проходить большие значения управляющего тока в прямом направлении. В открытом состоянии через тиристор проходит большой анодный ток, поэтому управляющий ток практически не влияет на участок ВАХ, соответствующий открытому состоянию триодного тиристора. Управляющий электрод может быть сделан не только не только с омическим переходом между электродом и базовой областью, но и с дополнительным p-n переходом(рис б). При определенной полярности напряжения на управляющем электроде относительно катода доп. переход окажется смещенным в прямом направлении, через него будет происходить инжекция неосн. носителей заряда с последующим накоплением в другой базовой области. Такой процесс может привести к переключению триодного тиристора в открытое состояние. Тиристор, у которого управляющий электрод соединен с n-областью, ближайшей к катоду, и который переводится в открытое состояние при подаче на управляющий электод “-“ по отношению к катоду сигнала – это тиристор с инжектирующим управляющим электодом n-типа.