Практическая работа №7
Тема: «Изучение устройства, принципа действия и основных характеристик полевых транзисторов»
Цель:
- познакомиться с принципами работы полевого транзистора;
- построить стоковые характеристики транзистора.
Указания по выполнению работы:
1. Ознакомиться с основными теоретическими положениями.
2. Описать основное назначение полевого транзистора
3. Классифицировать полевые транзисторы зависимости от типа проводимости канала, зарисовать их УГО.
4. Описать у стройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющим p-n переходом
5. Составить отчет о работе. Сделать выводы. Ответить на контрольные вопросы.
Основные теоретические сведения
Во многих современных электронных устройствах используют транзисторы, ток носителей которых течет по, так называемому, каналу, образованному внутри кремниевого кристалла. Этим током можно управлять, прикладывая электрическое поле. Такие приборы называют полевыми транзисторами (в англоязычной литературе применяют сокращение FET – FieldEffectedTransistor).
В настоящее время эти транзисторы играют важную роль, являясь элементами интегральных схем, которые содержат на одном кристалле от сотен тысяч до миллионов полупроводниковых приборов. В свою очередь на базе таких интегральных схем создают компьютеры, микропроцессорные системы, устройства обработки сигналов и другие.
Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, ток в котором создаётся основными носителями зарядов (только электронами или только дырками). Заряды перемещаются в области, которая называется канал. Электрод, через который ток втекает в транзистор, называется исток (И). Прошедшие через канал заряды выходят из него через электрод, который называется сток (С). Движением зарядов управляет электрод, который называется затвор (З).
В зависимости от типа проводимости канала различают полевые транзисторы с каналом типа p и типа n, а в зависимости от способа выполнения затвора – с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором. Стрелка показывает направление от слоя p к слою n.
Таблица 1. Условное графическое обозначение полевых транзисторов
| Тип затвора | Канал n-типа | Канал p-типа |
| С управляющим p-n переходом | 
| 
|
| С изолированным затвором и встроенным каналом | 
| 
|
| С изолированным затвором и индуцированным каналом | 
| 
|
Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющимp-nпереходом
Рассмотрим физические процессы, происходящие в полевом транзисторе с управляющим p-n переходом и каналом n -типа, схематичное изображение которого представлено на рис. 12.2.
Рисунок 1. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом и каналом n -типа
Такая конструкция, в которой электроды расположены в одной плоскости, называется планарной. В исходном полупроводниковом материале методом диффузии создаётся легированная область n – канал. Затем на поверхности образуют сток, исток и затвор таким образом, что канал получается под затвором. Нижняя область исходного полупроводника – подложка – обычно соединяется с затвором. Исток подключают к общей точке источников питания, и напряжения на стоке и затворе измеряют относительно истока.
Транзисторы характеризуют рядом параметров:
- Начальный ток стока- это ток стока при напряжении между затвором и истоком равном нулю и напряжении сток исток равном или превышающем напряжение насыщения.
- Напряжением насыщенияназывают напряжение сток-исток, начиная с которого ток стока практически не увеличивается при увеличении напряжения сток-исток при заданном напряжении затвор-исток.
- Ток утечки затвора- это ток затвора между затвором и остальными выводами транзистора, замкнутыми между собой.
- Обратный ток перехода затвор-исток при разомкнутом выводе стока- это ток в цепи затвор-исток при заданном обратном напряжении между затвором и истоком и разомкнутом выводе стока.
- Напряжение отсечки полевого транзистора- это напряжение затвор-исток для транзисторов с управляющимp-nпереходом и транзисторов с изолированным затвором со встроенным каналом, при котором ток стока достигает заданного значения, обычно 10 мкА.
- Пороговое напряжение полевого транзистора - это напряжение затвор-исток для транзисторов с изолированным затвором с индуцированным каналом
Полевой транзистор с управляющим p-n переходом описывается тремя статическими характеристиками:
1) выходными (стоковыми) характеристиками, при IC=f(Uси) при UЗИ=const;
2) сток-затворными характеристиками (характеристики передачи), при IC=f(UЗИ) при UСИ=const;
3) входными (затворные) характеристиками,при IЗ=f(UЗИ) при UСИ=const.
Наиболее часто на практике используются стоковые характеристики и характеристики передачи. На рисунке 2 приведен пример таких характеристик.
Рисунок 2 – Статические характеристики полевого транзистора с управляющим p-n переходом и n – каналом
а) выходные (U’ЗИ<U”ЗИ); б) – характеристики передачи (U’си<U”си)
Контрольные вопросы:
1. Перечислить основные параметрыполевых транзисторов.
2. Перечислить статические характеристики полевых транзисторов.
3. Объяснить назначение полевых транзисторов.