31. Полевые транзисторы

Величина тока полевого транзистора управляется электрическим полем закрытого р-n перехода. Он практически не потребляет ток из входной цепи. ПТ разделяются на два типа: с р-n переходом и МДП-типа (Ме–диэлектрик–полупроводник).

С лой полупроводника с проводимостью р–типа – проводящий канал, имеет 2 выхода во внешнюю цепь: И – исток, С – сток. Слои полупроводника с проводимостью n–типа соединены между собой и имеют один вывод – затвор З. Когда управляющее напряжение U_зи=0, по каналу течет ток, значение которого зависит от напряжения (рис.19.7,г). Напряж-е равномерно распределено, вызывает обратное смещение р-n переходов. С увеличением область двойного запирающего слоя увеличивается, сужая проводящий канал и увеличивая его сопротивл-е. Поэтому зависимость имеет нелинейный характер. При некотором значении границы р-n перехода смыкаются и рост тока I_с, при дальнейшем увеличении , прекращается. Зависимость переходит на пологий участок. В случае, когда U_си постоянно и находится в области пологого участка, увеличение положительного напряжения U_зи приводит к расширению запирающего слоя p–n перехода и ток уменьшается. Значение , при котором I_C = 0 – напряжение отсечки.

Структура полевого транзистора МДП–типа (рис.19.8,а). Электрод затвора изолирован от полупроводникового канала слоем диэлектрика из двуокиси кремния SiO₂. Это причина еще одного названия – полевой транзистор с изолированным затвором (ПТИЗ). Если полупроводниковый канал обогащен носителями зарядов, он называется встроенным, если обеднен – индуцированным. Принцип работы ПТИЗ со встроенным каналом аналогичен принципу работы полевого транзистора с p–n переходом. Работа транзистора с индуцированным каналом: Если на затвор не подано напряжение, то между И и С расположены два встречно включенных p–n перехода. При поступлении положительного напряжения U_з электроны из слоя p дрейфуют к затвору и индуцируют проводящий канал между И и С. Т.к. проводимость канала может быть электронной или дырочной, возможны четыре типа ПТИЗ.

К основным параметрам ПТИЗ относятся крутизна входной характеристики S = (dI_c/dU_з) при U_c = const, дифференциальное сопротивление стока на участке насыщения r_c, допустимый ток стока I_{с макс}, допустимое напряжение U_{с макс}, допустимая мощность Р_{с макс}. Высокое входное сопротивление и большое значение допустимой рабочей частоты составляют основное преимущество ПТИЗ.

32. Тиристоры

Тиристоры имеют третий вывод (управляющий электрод УЭ), подключенный к одной из баз. За счет тока базы (тока управления) коэф-т передачи тока эмиттера α₁ или α₃ увеличивается, происходит включение тиристора при меньшем напряжении U_а. В зависимости от УЭ тиристоры: с катодным управлением; с анодным управлением (рис.20.2,а,б). ВАХ тиристора (рис.20.2,в): семейство кривых, снятых при различном токе управления.

Б аланс токов тиристора с учетом того, что через переход П₃ проходит сумма токов основного и управляющего (рис.20.2а): (1) Решая относительноI_э,получим (2)

Из (2) очевидно, что ток эмиттера зависит от значений α₁ и α₃ и от управляющего тока I_у. Для закрытого состояния α₁+α₃<1. Условие переключения тиристора в открытое состояние можно получить дифференцированием (2) по напряжению: (3) С ростом I_у увеличивается α₃, поэтому переключение тиристора происходит при меньшем значении U_а, а ВАХ располагаются внутри предшествующих, вплоть до полного исчезновения участка с отрицательным сопротивлением.

Схема включения тиристора и график нарастания его тока – рис. 20.3. Весь процесс включения разделяют на три интервала: задержки t_з, нарастания t_н, установления t_уст. И нтервал задержки расположен от момента подачи управляющего импульса до момента увеличения тока тиристора до значения 0,1·I_уст. На интервале нарастания ток тиристора изменяется от 0,1·I_уст до 0,9·I_уст. По окончании интервала тиристор практически включен, однако его ток продолжает увеличиваться до I_уст еще некоторое время – интервал установления. Мгновенная мощность потерь, возникающих при включении тиристора, определяется известным выражением: . После включения тиристора УЭ теряет управляющие свойства. Основные параметры тиристоров:

– допустимый ток управления I_{у доп};

– допустимое управляющее напряжение отпирания U_{у доп};

– допустимое сопротивление цепи управления R_{у доп};

– допустимая скорость нарастания тока тиристора.