Tranzistoriai dokumentas
5 (100%) 1 vote

Tranzistoriai dokumentas

1.Lauko tranzistoriai

Lauko tranzistoriai valdomi elektriniu lauku.Lau-ko tranzistoriuose išėjimo srovė teka kanalu,kuris gali būti N arba P tipo.Kadangi srovės srautas su-sideda iš vienos rūšies krūvininkų – elektronų N kanalo tipo tranzistoriuose ir skylių P kanalo tipo tranzistoriuose,lauko tranzistoriai priskiriami prie unipoliariųjų tranzistorių.Lauko tranzistoriai skir-stomi į valdančiosios PN sandūros lauko tranzis-torius(sandūrinius) ir izoliuotosios užtūros,kitaip MDP(metalo,dielektroko ir puslaidininkio) arba MOP(metalo,oksido ir puslaidininkio),lauko tran-zistorius.Valdančios PN sandūros lauko tranzisto-riuose tarp valdymo elektrodo ir kanalo susifor-muoja ir atvirkštine kryptimi įjungta PN sandūra. Izoliuotosios užtūros lauko tranzistoriuose tarp valdymo išvado ir kanalo suformuojamas labai plonas silicio dioksido sluoksnis.MOP lauko tran-zistoriai gali būti skirstomi į indukuotojo ir pradi-nio kanalo tranzistorius.Valdančiosios PN sandūros ir MOP lauko tranzistorių grafiniai ženklai:

Lauko tranzistorių išva-dai: ištaka(S) – tai ele-ktrodas,iš kurio į kanalą injektuojami krūvininkai; santaka(D) – elektrodas, į kurį iš kanalo suteka krūvininkai; užtūra(G) – elektrodas,kurio elektri-niu lauku valdoma kanalo varža.Visiems lauko tranzistoriams būdinga labai maža įėjimo srovė, nes didelė įėjimo varža.Lauko tranzistoriai valdo-mi lauku arba potencialu,o dvikrūviai tranzistoriai valdomi srove.Ši lauko tranzistorių savybė yra svarbiausia savybė,skirianti juos nuo dvikrūvių tranzistorių ir leidžianti juos panaudoti ten, kur dvikrūviai tranzistoriai negali būti naudojami.

2.Lauko reiškinys (lauko efektas)

Lauko tranzistorių veikimas pagrįstas lauko efe-ktu.Lauko efektu vadinamas krūvininkų tankio ir puslaidininkio paviršinio laidumo kitimas,kintant puslaidininkio paviršiui statmenam elektriniam laukui.Jei MDP struktūros puslaidininkis yra N tipo ir prie metalo prijungta teigiamo poliarumo įtampa,o prie puslaidininkio – neigiamo poliaru-mo įtampa,metalinis elektrodas įsikrauna teigia-mai.Teigiamas metalinio elektrodo krūvis traukia neigiamus elektronus,todėl paviršiniame puslaidi-ninkio sluoksnyje padidėja elektronų tankis,didėja to sluoksnio laidumas.

Pakeitus išorinės įtampos poliarumą,metalinis ele-ktrodas įsikrauna neigiamai.Neigiamas metalinio elektrodo krūvis stumia elektronus nuo puslaidi-ninkio paviršiaus, paviršiniame puslaidininkio sluoksnyje sumažėja pagrindinių krūvininkų tan-kis ir susidaro nuskurdintasis sluoksnis.Neigiamas metalinio elektrodo krūvis traukia prie puslaidi-ninkio paviršiaus skyles, skylių tankis didėja.To-liau kylant įtampai,pasiekiama slenkstinė įtampa, kai elektronų ir skylių tankiai susilygina.Kai sky-lių tankis viršija elektronų tankį,puslaidininkio pa-viršiuje susidaro inversinis skylinio laidumo sluoksnis.

3.Valdančiosios PN sandūros lauko tranzistorius

Dažniausiai naudojami N kanalo tipo valdančio-sios PN sandūros lauko tranzistoriai,kadangi jie labiau tinka naudoti grandinėse su teigiama maiti-nimo įtampa.Tokio tranzistoriaus struktūra:

Kanalo sritis yra lygiagreti paviršiui,kanalo galuo-se prijungiami ištakos ir santakos išvadai.Šalia N laidumo kanalo suformuoja P laidumo sritis,prie kurios prijungiamas užtūros elektrodas.Tarp P lai-dumo užtūros srities ir N kanalo susiformuoja PN sandūra.Supaprastinta valdančiosios PN sandūros lauko tranzistoriaus struktūra:

Santakos srovės valdymas pasiekiamas prijungus neigiamo poliarumo užtūros ir ištakos įtampą.Šita įtampa padidina užtvaro sluoksnio tarp užtūros ir kanalo storį.Kanalas plonėja,o jo varža didėja.Kuo didesnė bus užtūros ir ištakos įtampa,tuo mažesnė tekės santakos srovė.Užtūros ir ištakos įtampa,ku-riai esant PN sandūra visiškai užtveria kanalą ir tranzistorius užsidaro,vadinama atkirtos įtampa. Tranzistoriaus santakos srovė,esant soties režimui, gali būti išreiškiama formule: iS=IDSS(1-uUI/UGSO)2

čia uUI – užtūros ir ištakos įtampa; IDSS – santakos soties srovė,kai uUI=0; UGSO – užtūros atkirtos įtampa.Valdančiosios PN sandūros lauko tranzis-toriaus santakos srovės priklausomybės nuo įtam-pų nusakomos jo išėjimo charakteristika:

ir perdavimo charakteristika:

Išėjimo charakteristikoje tranzistoriaus santakos srovė iki soties įtampos tiesiškai priklauso nuo santakos ir ištakos įtampos.Esant soties režimui, santakos srovė šiek tiek didėja,didinant santakos ir ištakos įtampą.Tranzistoriaus soties režimo santakos srovė priklauso nuo užtūros ir ištakos įtampos.Esant nuliniai užtūros ir ištakos įtampai, tranzistoriumi teka didžiausia santakos srovė. Tranzistorius uždaromas padidinusužtūros ir išta-kos įtampą iki atkirtos įtampos.Esant didelėms santakos ir ištakos įtampoms,užtūros ir santakos sritis elektriškai pramušama,santakos srovė prade-da staigiai didėti.

4.Lauko tranzistorius su valdančiąja metalo ir puslaidininkio sandūra

Lauko tranzistorius su valdančiąja metalo ir pus-laidininkio sandūra pagrindui naudojamas mažai legiruotas galio arsenidas.Pagrindo specifinė var-ža didelė,todėl jį galima laikyti dielektriku.Ant pagrindo užauginamas plonas epitaksinis N tipo galio arsenido sluoksnis.Ant šio sluoksnio sudaro-mi ištakos ir santakos
metaliniai elektrodai.Užtū-ros elektrodui panaudota tokia medžiaga,kad tarp užtūros elektrodo ir epitaksinio N sluoksnio susi-darytų Šotkio barjeras.Veikiant užtūros įtampai, nuskurdęs sluoksnis po užtūros elektrodu storėja,o N kanalas plonėja.Lauko tranzistorius su valdan-čiąja Šotkio sandūra pasižymi greitaveika, nes ga-lio arsenidui būdingas didesnis krūvininkų judru-mas ir mažesnė šalutinių krūvininkų gyvavimo trukmė.Priklausomai nuo epitaksinio N sluoksnio storio gaminami ne tik normaliai atidaryti,bet ir normaliai uždaryti lauko tranzistoriai.

5.MOP tranzistorius su indukuotuoju kanalu

Izoliuotosios užtūros lauko tranzistoriaus su indu-kuotuoju N kanalu struktūrą sudaro P tipo puslai-dininkio pagrindas,kuriame suformuotos labai le-giruotos N+ sritys:

Nuo šių sričių išvesti ištakos ir santakos elektro-dai.Puslaidininkio sritis tarp ištakos ir santakos padengta izoliaciniu silicio dioksido sluoksniu,ku-rio paviršius metalizuojamas ir išvedamas užtūros elektrodas.Kol prie užtūros neprijungta įtampa, tarp santakos ir ištakos negali tekėti srovė,nes esant bet kokio poliarumo santakos ir ištakos įtampai viena iš dviejų PN sandūrų bus įjungta atvirkštine kryptimi.Prijungus prie užtūros teigia-mą įtampą,P srities šalutiniai krūvininkai elektro-nai bus pritraukiami ir P srities paviršiuje po izo-liaciniu sluoksniu tarp santakos ir ištakos sričių susidarys inversinis N tipo laidumo kanalas.Didė-jant valdymo elektrodo įtampai,kanale didėja ele-ktronų tankis,didėja kanalo laidumas.Tranzisto-rius su indukuotuoju kanalu veikia kanalo sodrini-mo režimu.Tranzistoriaus santakos srovė pradeda tekėti,kai užtūros įtampa viršija slenkstinę įtampą UGST :

Didėjant užtūros įtampai,didėja krūvininkų tankis kanale,santakos srovė stiprėja.Kol santakos ir išta-kos įtampa silpna,santakos srovė tiesiškai priklau-so nuo įtampos.Didėjant santakos ir ištakos įtam-pai,didėja įtampos kritimas kanale,o įtampa tarp santakos ir užtūros mažėja.Kartu mažėja krūvinin-kų tankis prie santakos esančiame kanalo gale,tarp kanalo ir santakos susidaro nuskurdintas sluoksnis ir mažėja jo varža.V MOP tranzistorius,arba MOP tranzistorius su V užtūra, – tai MOP tranzistorius su indukuotuoju kanalu,kuriame ištaka,kanalas ir santaka išdėstyti vertikaliai vienoje arba abiejose “V” pavidalo griovelio pusėse.

6.MOP tranzistorius su pradiniu kanalu

Izoliuotosios užtūros lauko tranzistoriaus su pra-diniu N kanalu struktūrą sudaro N tipo puslaidi-ninkio pagrindas,kuriame suformuotos labai legi-ruotos N+ sritys:

Nuo šių sričių išvesti ištakos ir santakos elektro-dai.Tarp ištakos ir santakos sričių suformuojamas plonas mažai legiruotas N laidumo kanalas.Puslai-dininkio sritis tarp ištakos ir santakos padengta izoliaciniu silicio dioksido sluoksniu,kurio pavir-šius metalizuojamas ir išvedamas užtūros elektro-das.Prijungus prie užtūros teigiamą įtampą,į kana-lo N sritį iš ištakos ir santakos N+ sričių pritrau-kiami papildomi laisvieji krūvininkai elektronai. Didėjant valdymo elektrodo įtampai,kanale didėja elektronų tankis,didėja kanalo laidumas,didėja santakos srovė.Prijungus prie užtūros teigiamą įtampą,tranzistorius su pradiniu kanalu veikia ka-nalo sodrinimo režimu.Neigiama užtūros įtampa stumia iš kanalo elektronus,traukia skyles.Todėl kanalo varža didėja,kanalu pratekanti santakos srovė silpnėja.Užtūros įtampai pasiekus atkirtos įtampą UGSO ,iš kanalo srities išstumiami visi ele-ktronai ir jų vietas užima skylės,pasikeičia esan-čio po užtūra N puslaidininkio laidumo tipas,ka-nalas nutrūksta,tranzistorius užsidaro.Prijungus prie užtūros neigiamą įtampą,tranzistorius su pra-diniu kanalu veikia kanalo nuskurdinimo režimu.

6.Lauko tranzistorių parametrai

Kadangi lauko tranzistoriai valdomi įtampa,tran-zistoriaus darbui aprašyti labiausia tinka Y para-metrų sistema: i1=y11u1+y12u2 , i2=y21u1+y22u2 ;

Čia i1 – įėjimo srovė; i2 – išėjimo srovė; u1 – įėji-mo įtampa; u2 – išėjimo įtampa; y11 – įėjimo lai-dumas; y12 – grįžtamojo ryšio laidumas; y21 – tie-sioginio perdavimo laidumas,charakteristikos sta-tumas; y22 – išėjimo laidumas.

Kai lauko tranzistorius įjungtas į grandinę pagal bendrosios ištakos schemą,lygtyse galioja šie pa-keitimai: i1=iU ; i2=iS ; u1=uUI ; u2=uSI. Kadangi lauko tranzistoriaus įėjimo srovė yra labai silpna, tikslinga nagrinėti tik antrąją lygtį.Tada tranzisto-riaus santakos srovės diferencialinas: diS=y21IduUI+y22IduSI. Šioje išraiškoje y21I=S=diS/duUI , kai uSI=const.

Y22I=1/ri=diS/duSI , kai uGS=const ; čia S – perda-vimo charakteristikos statumas; ri – vidinė varža:

Ri=duSI/diS , kai uUI=const.

Lauko tranzistoriaus charakteristikos statumas ir vidinė varža gali būti surandami iš tranzistoriaus perdavimo ir išėjimo charakteristikų vietoje dife-riancialų imant srovių ir įtampų pokyčius.Aukštų-jų dažnių srityje tranzistoriaus statumas sumažėja ir kompleksinio statumo išraiška: S(j)=S/(1+j/S) ; čia S – tranzistoriaus statu- mas žemųjų dažnių srityje; fS=S/2 – tranzisto-riaus statumo ribinis dažnis,kuriam esant statumo S(j) modulis sumažėja 1/20,707 karto.

7, Lauko tranzistorių matematiniai modeliai ir

atstojamosios grandinės

Valdančios PN sanduros lauko tranzistorių santakos sroves sipris yra lygus:

IS=iDS=-G0{uSI+2/3UGS0[(uUI-uSI/UGS0)3/2-( uUI/ UGS0)

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1618 žodžiai iš 5371 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.