- •Тема 1 – Основы физики полупроводниковых диодов
- •§1.1 Электрофизические свойства полупроводников
- •§1.2 Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии
- •§1.3 Электронно-дырочный переход в неравновесном состоянии
- •§1.4 Вах /вольт амперная характеристика/ p-n-перехода
- •§1.5 Ёмкость p-n-перехода
- •§1.6 Контакты металла с полупроводником
- •Тема 2 – Полупроводниковые приборы
- •§2.1 Полупроводниковые диоды
- •§2.2 Биполярные транзисторы: устройство и принцип действия
- •§2.3 Транзистор, как усилитель напряжения и мощности
- •§2.4 Эффект модуляции толщины базы
- •§2.5 Схемы включения и режимы работы транзисторов
- •§2.6 Статические характеристики биполярного транзистора
- •§2.7 Полевые транзисторы с управляющим входом
- •§2.8 Основные характеристики полевого транзистора
- •§2.9 Полевые транзисторы мдп-структуры
- •§2.10 Тиристоры
- •Тема 3 – Основы микроэлектроники
- •§3.1 Основные понятия микроэлектроники
- •§3.2 Изоляция элементов в монолитных имс
- •Технология «кремний на сапфире»
- •§3.3 Элементы интегральных схем
- •Тема 4 – Усилительные устройства
- •§4.1 Основные характеристики и параметры усилителей
- •§4.2 Нелинейные искажения в усилителях
- •§4.3 Обратная связь в усилителях: классификация
- •§4.4 Влияние обратной связи на параметры усилителя
- •§4.5 Усилители на биполярных транзисторах. Выбор режима работы
- •§4.5 Стабилизация режима работы каскадов на биполярных транзисторах
- •§4.6 Дифференциальные каскады /дк/
- •§4.7 Источники тока
- •§4.8 Операционные усилители: характеристики и параметры
- •§4.9 Линейные схемы на операционных усилителях
§2.6 Статические характеристики биполярного транзистора
Входная характеристика, выходная характеристика – основные характеристики.
Входная характеристика – зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении.
Выходная характеристика – зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе.
Характеристики, снятые при разных значениях параметра, образуют…
Характеристики транзитивно зависят от схемы включения.
[1] Схема с общей базой
; - входная характеристика
; - выходная характеристика
Смещение характеристики при изменении напряжения обусловлено эффектом Эрли.
С ростом входные характеристики смещаются влево с ТКН: -2мВ/К
Выходные характеристики в схеме с общей базой термостабильны.
[2] Схема с общим эмиттером
; - входная характеристика
; - выходная характеристика
- сдвиг из-за эффекта Эрли
; - статический коэффициент передачи тока базы
; ;
0,9 |
0,99 |
0,999 | |
9 |
99 |
999 |
С ростом входные характеристики смещаются влево с ТКН -2мВ/К
Выходные характеристики существенно смещаются вверх.
§2.7 Полевые транзисторы с управляющим входом
Полевые/канальные, униполярные/ транзисторы – полупроводниковые приборы, работа которых основана на модуляции тонкого полупроводникового канала поперечным электрическим полем.
В зависимости от типа проводимости полевой транзистор может быть с p-каналом и n-каналом.
Существует 2 типа полевых транзисторов:
Полевой транзистор с управляющим переходом
Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом
Полевой транзистор с управляющим переходом Шотки
Полевой транзистор со структурой металл-диэлектрик-полупроводник /МДП-транзистор/. Чаще всего в качестве диэлектрика используются оксидыЧастный случай – металл-оксид-полупроводник /МОП-транзистор/.
Упрощённая конструкция полевого транзистора с управляющим p-n-переходом:
|
-
граница обеднённого слоя И -
исток-электрод, от которого начинается
движение зарядов С -
сток-электрод, к которому движутся
заряды З -
затвор-объединённый электрод
p-области |
Берётся пластина слаболегированного полупроводника n-типа. На противоположных концах – металлизация /омические контакты/. Методом локальной диффузии формируются p-области на верхних и нижних гранях. На p-областях тоже делается омический контакт. Верхние и нижние грани соединяются.
Если между торцами подключить источник напряжения, то буде протекать ток по каналу между обеднёнными слоями.
Напряжение затвор-исток , при котором ток стока становится равным нулю, называютнапряжением отсечки /один из основных параметров полевого транзистора/. На практике определяют при малом значении тока сток-исток.
§2.8 Основные характеристики полевого транзистора
Выходная характеристика, передаточная характеристика – основные характеристики.
Выходная/стоковая/ характеристика – зависимость тока стока от напряжения сток-исток при постоянном напряжении затвор-исток.
Передаточная/стоко-затворная/ характеристика – зависимость тока стока от напряжения затвор-исток при постоянном напряжении сток-исток.
[1] Выходная характеристика
;
РН – режим насыщения
ОР – омический режим
С ростом изменяется вид канала:
Эффект увеличения длины перекрытой части канала с ростом напряжения СИ называется эффектом модуляции длины канала.
РН – этот область выходных характеристик, где рост тока практически прекращается.
[2] Передаточная характеристика
;
- термостабильная точка
- начальный ток стока /при /
При близком к 0ВАХ линейна
При близком кВАХ квадратична
С ростом температуры понижается высота потенциального барьера, понижается подвижность носителей в канале.
В нормальном режиме работы в цепи затвора протекает ток обратно смещённого p-n-перехода /ток чрезвычайно мал/ поэтотму, одним из основных достоинств полевого транзистора является большое входное сопротивление.
Полевой транзистор – нелинейный транзистор.
Основные малосигнальные параметры полевого транзистора:
Крутизна
Дифференциальное сопротивление сток-исток
Коэффициент усиления
d
10 12 14
a 5 6 7 b 7 8 9 |
|
n-канальный | ||||||||||||
|
p-канальный |
Полевые транзисторы с переходом Шотки – нет p-области, грани сразу металлизируются.
Полевые транзисторы с p-n-переходом – на основе Si
Полевые транзисторы с переходом Шотки – на основе GaAs
Полевые транзисторы с переходом Шотки относятся к СВЧ п/п приборам, которые могут работать на частотах ~10ГГЦ.