- •Сборник лекций к дисциплинам:
- •§1. Краткие сведения по квантовой механике
- •§2. Уравнение Шредингера
- •§3. Энергетические состояния электронов в водородоподобных системах
- •Раздел 1. Основы физики полупроводников
- •1.1. Полупроводники
- •Энергетические (зонные) диаграммы полупроводников.
- •Уровень Ферми
- •Физические процессы в полупроводниках
- •Беспримесный полупроводник.
- •Процесс генерации пар зарядов.
- •Примеси в полупроводниках.
- •Электронный полупроводник (n-типа)
- •Дырочный полупроводник (р-типа).
- •1.2 Типы рекомбинации
- •1.3. Электронно-дырочный переход. §1. Классификация. Методы изготовления.
- •§2. Свойства р-n-перехода.
- •Учет дополнительных факторов, влияющих на вольт-амперную характеристику диода. Пробой.
- •Импульсные свойства р-n перехода. (динамические процессы в р-n-переходе)
- •Раздел 2. Полупроводниковые приборы
- •2.1. Полупроводниковые диоды
- •§ 1. Выпрямительные диоды.
- •§2. Высокочастотные диоды.
- •§ 3. Импульсные диоды.
- •§ 4. Сверхвысокочастотные диоды.
- •§ 5. Стабилитроны.
- •§ 6. Варикапы.
- •§ 8. Обращенные диоды.
- •§ 8. Система обозначений полупроводниковых диодов.
- •§ 9. Рабочий режим диода.
- •2.2. Биполярные транзисторы § 1. Общие сведения. Устройство.
- •§ 2. Физические процессы, протекающие вVt. ТокиVt.
- •§3. Основные схемы включения транзисторов.
- •§4 Влияние температуры на статические характеристикиVTа.
- •§5 Эквивалентные схемы замещения транзистора.
- •§6 Представление транзистора в виде четырехполюсника и системы статистических параметров.
- •2.3 Полевые транзисторы §1. Полевые транзисторы с управляющим переходом.
- •§2. Статические характеристики полевого транзистора с управляющимp-n-переходом.
- •§3. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •2.4. Тиристоры (vs)
- •§ 1. Принцип действия.
- •§ 2. Математический анализ работы тиристора (не нужно).
- •§ 3. Вольт – амперная характеристика тиристора.
- •§ 4. Типы тиристоров.
- •§ 5. Особенности работы и параметры тиристоров.
- •2.5. Оптоэлектронные полупроводниковые приоры. Полупроводниковые излучатели
- •Фотоприемники (общие сведения)
- •Фоторезисторы
- •Фотодиоды
- •Фотоэлементы
- •Фототранзисторы
- •Фототиристоры
- •Оптроны
- •2.6. Интегральные микросхемы
- •Раздел 3. Усилители §1. Анализ процесса усиления электрических сигналов
- •§2. Работа уэ с нагрузкой. Динамические х-ки.
- •Нагруз. Линии у и их построение.
- •Сквозная характеристика у на биполярномVt.
- •Общие сведения.
- •Классификация у.
- •§4 Основные параметры и характеристики усилителей.
- •§5 Обратная связь в усилителях.
- •Режимы работы уэ.
- •Раздел 4. Операционные усилители Общие сведения
- •Инвертирующий усилитель
- •Интегратор
- •Содержание
2.3 Полевые транзисторы §1. Полевые транзисторы с управляющим переходом.
Рис.
1. Структурная схема условно-графическое
обозначение полевого транзистора с
n-p-переходом
и каналомn-типа
Принцип устройства и включения полевого транзистора с управляющим n-p-переходом, а также его условное графическое обозначение показаны на рис.1.
Пластинка из полупроводника, например, n-типа имеет на противоположных концах электроды, с помощью которых она включена в выходную (управляемую) цепь усилительного каскада. Эта цепь питается от источникаE2, и в нее включена нагрузкаRн. Вдоль транзистора проходит выходной ток основных носителей. В нашем примере это электронный ток. Входная (управляющая) цепь транзистора образована с помощью третьего электрода, представляющего собой область с другим типом эл. проводимости. В данном случае этоp-область. Источник питания входной цепиE1создает на единственномn-p-переходе данного транзистора обратное напряжение. НапряжениеUпрнаp-n-переход не подают, т.к. тогда входное сопротивление будет очень малым. Во входную цепь включен источник усиливаемых колебаний ИК.
Физические процессы в полевом транзисторе происходят следующим образом. При изменении входного напряжения изменяется обратное напряжение на p-n-переходе, и от этого изменяется толщина запирающего (обедненного) слоя, ограниченного на рис.1 штриховыми линиями. Соответственно этому меняется площадь поперечного сечения области, через которую проходит поток основных носителей заряда, т.е. выходной ток. Эта область называетсяканалом.
Электрод, у которого в канал вытекают основные носители заряда, называют истоком(И). Из канала носители заряда проходят к электроду, который называетсястоком(С). Исток и сток аналогичны катоду и аноду электрической лампы соответственно. Управляющий электрод, предназначенный для регулирования площади поперечного сечения канала, называетсязатвором(З), и в какой-то степени он аналогичен сетке вакуумного триода или базе биполярного транзистора, хотя по физическому принципу работы затвор и база весьма различны.
Если увеличивать напряжение затвора uзи, то запирающий слойp-n-перехода становится толще и площадь поперечного сечения канала уменьшается. Следовательно, его сопротивление постоянному токуR0возрастает и ток стокаicстановится меньше. При некотором запирающем напряженииuзи запплощадь поперечного сечения канала станет равной нулю и токicбудет весьма малым. Транзистор запирается. А приuзи=0 сечение канала наибольшее,R0наименьшее (несколько сот Ом), и токicполучается наибольшим. Для того чтобы входное напряжение, возможно, более эффективно управляло током, материал основного полупроводника, в котором создан канал, должен быть высокоомным, т.е. с невысокой концентрацией примесей. Тогда запирающий слой в нем получается большей толщины. Кроме того, начальная толщина самого канала (приuзи=0) должна быть достаточно малой (обычно несколько микрометров).uзипри этих условиях составляет единицы вольт.
Поскольку вдоль канала потенциал увеличивается по мере приближения к стоку, то ближе к стоку обратное напряжение p-n-перехода увеличивается и толщина запирающего слоя получается больше.
Рис.
2. Принцип устройства и условно-графическое
обозначение планарно-эпитаксиального
полевого транзистора с каналом p-типа
Повышенную проводимость имеет и область затвора (электропроводность n+-типа). Это обеспечивает увеличение толщины запирающего слоя главным образом в сторону канала, т.е. усиливает управляющее действие затвора.
Кристалл транзистора (подложка) является областью n-типа, от которой часто делают вывод. Тогда кристалл может быть использован как дополнительный затвор. Подавая, например, на него некоторое постоянное напряжение, устанавливают начальную толщину канала.
Сплавные полевые транзисторы являются низкочастотными, а диффузионные могут работать на частотах до десятков и сотен МГц. Само перемещение основных носителей по каналу происходит под действием ускоряющего поля очень быстро, и поэтому предельная частота определяется не этим процессом, а влиянием собственных емкостей транзистора.