- •Глава 1. Введение. Общие сведения. Диоды. Выпрямители. Фильтры
- •1.1. Введение
- •1.2. Общие сведения
- •1.2.1. Основные понятия физики полупроводников
- •1.2.2. Электронно-дырочный переход
- •1.3. Полупроводниковые диоды
- •1.3.1. Принцип действия
- •1.3.2. Вольт-амперная характеристика (вах)
- •1.3.3. Электрические параметры диодов
- •1.3.4. Технология изготовления диодов
- •1.3.5. Классификация полупроводниковых диодов
- •1.4. Применение диодов в электронных выпрямителях
- •1.4.1. Основные сведения
- •1.4.2. Однополупериодный однофазный выпрямитель
- •1.4.3. Двухполупериодные однофазные выпрямители
- •1.4.4. Трехфазные выпрямители
- •Параметры схем выпрямления
- •1.5. Сглаживающие фильтры
- •Глава 2. Транзисторы. Усилители
- •2.1. Биполярные транзисторы
- •2.1.1. Принцип действия транзистора
- •2.1.2. Характеристики
- •2.1.3. Параметры
- •2.1.4. Способы включения транзистора
- •Коэффициент усиления по напряжению определяется по формуле
- •2.1.6. Режимы работы транзистора
- •2.1.7. Классификация
- •2.2. Полевые транзисторы
- •2.2.1. Принцип действия полевых транзисторов
- •2.2.2. Полевые транзисторы каналом n-типа
- •2.2.3. Характеристики пт с управляющим р-п – переходом
- •Полевые транзисторы описываются двумя видами вах:
- •2.2.6. Параметры полевых транзисторов
- •2.2.7. Схемы включения полевых транзисторов
- •2.2.8. Система условных обозначений пт
- •. Применение транзисторов в электронных усилителях
- •2.3.1. Общие сведения
- •2.3.2. Режимы работы транзисторного усилителя
- •2.3.3. Характеристики транзисторного усилителя
- •2.3.4. Обратные связи в усилителях
- •2.3.5. Усилитель постоянного тока
- •2.3.6. Дифференциальный усилитель
- •2.3.7. Операционный усилитель и его применение
- •Глава 3. Тиристоры. Применение тиристоров в управляемых выпрямителях. Фотоэлектронные приборы. Интегральные микросхемы
- •3.1. Тиристоры
- •3.1.1. Устройство тиристора
- •3.1.2. Принцип действия тиристора (динистора)
- •3.1.3. Механизм включения тиристора
- •3.1.4. Устройство и вах симистора
- •3.1.5. Статические и динамические параметры тиристора
- •3.1.6. Классификация и система обозначения тиристоров
- •3.1.7. Способы запирания тиристоров
- •3.2. Применение тиристоров в управляемых выпрямителях
- •3.2.1. Структура и принцип действия управляемого выпрямителя
- •3.2.2. Системы управления тиристорами
- •3.3. Фотоэлектронные приборы
- •3.3.1. Термины и определения
- •3.3.2. Оптоизлучатели
- •3.3.3. Фотоприемники
- •3.3.4. Оптоэлектронные приборы
- •3.4. Интегральные микросхемы
- •3.4.1. Термины и определения
- •3.4.2. Компоненты имс
- •3.4.3. Классификация и условные обозначения имс
- •Глава 4. Импульсные устройства и цифровая техника
- •4.1. Общая характеристика импульсных устройств
- •4.1.1. Достоинства импульсных систем
- •4.1.2. Характеристика импульса
- •4.1.3. Характеристика последовательности импульсов
- •4.1.4. Ключевой режим работы транзистора
- •4.2. Электронные генераторы
- •4.2.1. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (глин)
- •Генераторы прямоугольных импульсов на операционном
- •4.2.3. Компаратор на операционном усилителе
- •4.2.4. Глин на оу
- •4.3. Логические схемы
- •Т аблица 4.5
- •4.5. Счетчики импульсов
- •4.5.1. Двоичные суммирующие счетчики
- •4.6. Регистры
- •Параллельные регистры.
- •Последовательный регистр.
- •4.7. Шифраторы. Дешифраторы
- •4.7.1. Шифраторы
- •4.7.2. Дешифраторы
- •4.8. Аналого-цифровые преобразователи (ацп)
- •4.9. Цифро-аналоговые преобразователи (цап)
2.2.2. Полевые транзисторы каналом n-типа
На рис.2.5 показано устройство ПТ с каналом n-типа. Работа ПТ основана на перемещении только основных носителей заряда: либо электронов, либо дырок. Еще одна особенность ПТ: движение носителей заряда происходит вдоль p-n – перехода. Р-n – переход должен быть включен обратной полярностью, т.е. если канал n – типа, то на затворе должно быть отрицательное напряжение. При подключении к истоку отрицательного, а к стоку положительного полюсов источника питания в канале возникает электрический ток IС , его направление совпадает с вектором напряженности внешнего источника. Он образуется в данном случае электронами. При изменении Uзи изменяется ширина р-n – перехода. При подаче Uзи<0 по средствам электрического поля происходит отталкивание от р-n перехода электронов в n-слое и притягивание дырок в р – слое к затвору. Переход расширяется, а канал сужается и его сопротивление увеличивается, а ток Iс уменьшается. Направление тока IС совпадает с направлением вектора напряженности Е эл. п оля.
Рис.2.5. ПТ с каналом n-типа (а), УГО (б)
Напряжение на затворе Uзи, при котором р-n - переходы смыкаются и W=0 (канал исчезает), называют напряжением отсечки Uо. Этот параметр является одним из основных для любого ПТ.
2.2.3. Характеристики пт с управляющим р-п – переходом
С токовые и стоко – затворные характеристики представлены на рис.2.6.
Рис.2.6. ВАХ ПТ с управляющим р-п – переходом:
а - стоковая характеристика; б - стокозатворная характеристика
В данном случае Uзи можно изменять от 0 до отрицательных значений, т.к. p – n переход затвора всегда смещен в обратном направлении. Напряжение отсечки UЗИ отс. – напряжение, при котором канал исчезает (Ic=0).
2.2.4. МДП - транзистор
Структура МДП транзистора с индуцированным каналом p – типа и УГО приведены на рис.2.7.
Рис.2.7. Структура МДП транзистора с индуцированным
каналом p - типа (а) и УГО (б)
Металлический электрод затвора изолирован слоем диэлектрика (SiO2) от канала, образованного в поверхностном слое полупроводника. МДП-транзистор с индуцированным p- каналом (рис.2.7, а) выполнен на основе тонкой слаболегированной пластинки кремния n – типа, называемой подложкой. Подложка – это кристалл, пластина, в которой созданы две области р – типа.
Название данного типа транзисторов обусловлено структурой кристалла: металл – диэлектрик – полупроводник (МДП). Применяется также менее точное название – МОП (металл – окисел – полупроводник).
В толще подложки методом диффузии созданы две сильнолегированные области р-типа. Металлические пленки над ними с проволочными выводами являются электродами истока И и стока С.
Поверхность кристалла покрыта диэлектрическим слоем двуокиси кремния SiO2, который изолирует электрод затвора З от полупроводника подложки. Области р-типа с высокой концентрацией носителей заряда (дырок) образуют с полупроводником р-n переход. Один из них при любой полярности напряжения на С (относительно И) оказывается включенным в обратном направлении и препятствует протеканию тока Iс.
При отсутствии управляющего напряжения Uзи токопроводящий канал между И и С отсутствует. Канал может наводиться (индуцироваться) под воздействием соответствующего напряжения на затворе. При отрицательном Uзи поперечное электрическое поле через диэлектрик (SiO2) проникает в толщу подложки, выталкивает собственные электроны подложки и притягивает дырки, образуя канал (т.е. “обогащает” его дырками). Пропорционально концентрации дырок и толщине канала увеличивается его проводимость и соответственно ток Iс. Минимальное (отрицательное) напряжение на затворе, при котором возникает ток Iс (или индуцируется канал) называется пороговым напряжением и обозначается Uзи пор.
Аналогично происходит образование канала в МДП транзисторе с индуцированным n-каналом.
Из всех видов ПТ только транзистор с индуцированным каналом при нулевом напряжении на затворе не проводит тока. Транзистор со встроенным каналом может проводить ток как при положительном, так и при отрицательном смещении. Для его запирания необходимо положительное смещение при дырочной электропроводимости канала и отрицательное смещение при электронной электропроводимости (полярность запирающего напряжения совпадает со знаком заряда основных носителей в канале).
Для нормальной работы полевых транзисторов к стоку подключается источник напряжения положительным полюсом для транзисторов с каналом п-типа и отрицательным – для транзисторов с каналом р-типа (независимо от структуры транзистора).
2.2.5. Характеристики МДП транзисторов