Физическая эквивалентная схема полевого транзистора

Для описания частотных свойств полевого транзистора в широком диапазоне частот применяется физическая эквивалентная схема (рис.4.12).

Усилительные свойства транзистора, имеющего крутизну S, отражаются идеальным генератором тока SU_mзи. R_i = 1/Y₂₂ - выходное сопротивление полевого транзистора. r_с r_к, r_и – это обьемные сопротивления области стока, канала и истока. В эквивалентной схеме учтены также емкости. В транзисторе с управляющим р-n-переходом емкость С_си в основном определяется емкостью между электродами стока и истока, а в МДП- транзисторе емкость С_си определяется еще и емкостью р-n- перехода между подложкой и областями истока и стока. Поэтому в МДП- транзисторах

емкость С_си существенно выше, чем в транзисторах с р-n- переходом. Поскольку полевой транзистор работает с обратно смещенным р-n- переходом, то емкости С_зи и С_зс являются барьерными. Для МДП- транзистора — это емкости затвора относительно областей истока и стока. Ориентировочно, для маломощных транзисторов различного типа С_зи=2-15 пФ, С_зс=0,3-10 пФ; для МДП – транзисторов С_си=315 пФ; для транзисторов с управляющим р-n

– переходом емкость С_си, как правило, не превышает 1 пФ.

Рассмотренная схема справедлива до частоты, равной примерно 0,7f_г. Частота f_г на которой коэффициент усиления по мощности в режиме согласования по входу и выходу равен единице, называется предельной частотой генерации транзистора. Предельная частота генерации полевого транзистора определяется как: , здесь r_И — сопротивление неуправляемого участка канала вблизи области истока, зависящее от тока насыщения и, как правило, не превышающее нескольких десятков ом.

Используя схему рис.4.12, можно найти у - параметры полевого транзистора:

3нак минус в формуле для означает, что ток во входной цепи, вызванный напряжением U_си, вследствие обратной связи в транзисторе, имеет направление, противоположное тому, которое принято положительным для тока затвора.

Система обозначения транзисторов

Формирование условного обозначения биполярных транзисторов осуществляется на основе буквенно - цифрового кода, расшифровка буквенно - цифрового кода приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Обозначение биполярных транзисторв

К Т 3 1 5 А, Г Т 7 0 1 А, К П 3 0 3 Е

^{1 2 3 4 5 6}

Аналогично диодам.

1 – характеризует материал. Г,₁ –Ge; К,₂ –Si;

2 – функциональное назначение.

Т – транзистор(биполярный);

П – полевой;

3 – цифра связанная с мощьностью рассеивания и его частотными свойствами.

Тиристоры

Тиристоры это полупроводниковые приборы с тремя и более р-п-переходами. Они предназначены, для использования в качестве электронных ключей в схемах коммутации больших по величине токов при сравнительно невысоком быстродействие.

В зависимости от вида ВАХ и способа управления тиристоры делят на диодные и триодные. Диодные тиристоры имеют два выводы – анод и катод. В зависимости от способа управления включения или выключения тока, они бывают: запираемые в обратном направлении (рис.5.1.а), проводящие в обратном направлении (рис.5.1.б) и симметричные (рис.5.1. в).

а) б) в) а) б) в) г) д)

рис. 5.1. рис. 5.2

Симметричные диодные динисторы представляют собой встречно-последовательное соединение тиристоров запираемых в обратном направлении. Они способны пропускать ток как в прямом, а также в обратном направлении. Они имеют два вывода, которые называются: анод 1, и анод 2. Триодные тиристоры называют просто – тиристорами. Они имеют три вывода. Появляется третий управляющий электрод (УЭ) рис.5.2. Напряжение, подаваемое на него, позволяет управлять включением (выключением) тиристора. Триодные тиристоры подразделяют на: запираемые в обратном направлении с управлением по аноду (рис.5.1. а) и по катоду (рис.5.1. б), проводящие в обратном направлении с управлением по аноду (рис.5.1. в) и по катоду (рис.5.1. г), симметричные (двунаправленные) (рис.5.1. в).

Простейший диодный тиристор имеет четырехслойную р-п-р-п-структуру (рис.5.б),

изготовленную из кремния. Область р1, на которую подают положительное напряжение от источника напряжения Еа,

называется – анодом, область п2 – катодом, а области п1 и р2 – базами. Между р и п областями возникают р-п-переходы П1, П2, П3. Переходы П1 и П3 называются эмиттерными, переход П2 – коллекторным т.к. он смещен в обратном направлении. Аналогом тиристора может служить схема (рис.5.а) из двух биполярных транзисторов VT1 – р-п-р-типа и VT2 - п-р-п-типа.

Вольт-амперная характеристика динистора приведен на рис.5.3в. На ней можно выделить четыре участка. Участок – 1. На аноде положительное напряжение. Переходы П1 и П3 смещены в прямом направлении, а переход П2 – в обратном. I_кп=a₁I_э1+ a₂I_э2 +I_ко,

где a₁ и a₂ – коэффициенты инжекции тока эмиттерных переходов П1 и П3. Очевидно, что I_кп=I_э1=I_э2= I_а т.к. это элементы одной злектрической ветви, а потому I_а=I/ко (1-(a₁+ a₂)) Участок 2. При определенном значении напряжения Uак, называемом напряжением включения Uвкл, a₁ + a₂ =1. Ток в соответствии с (6.4) должен стремиться к бесконечности. Участок 3, соответствует ВАХ диода в отрытом состоянии. Это проводящее состояние динистора. I_а@Еа /R. Участок 4. Переходы П1 и П3 смещены в обратном направлении. Ток динистора мал. Это запертое т.е. непроводящее ток, состояние динистора. Параметры тиристоров. Тиристоры принято характеризовать напряжением и токомвключения; максимально допустимым обратным напряжением, максимально допустимым током в открытом состоянии, падением напряжения на приборе при максимально допустимом прямом токе; током выключения или его называют током удержания (током, ниже которого прибор переходит в закрытое состояние), минимальной длительностью включающего импульса: Все эти параметры и ряд дополнительных данных об условиях эксплуатация тиристоров приводится в соответствующих справочниках.