Статические характеристики транзисторов.

Статические характеристики транзисторов представляют собой графические зависимости между токами, протекающими в цепях транзистора, и напряжениями на его входах и выходах. Эти характеристики приводятся в справочной литературе и используются при анализе и расчете электронных схем. Различают входные и выходные статические характеристики транзисторов.

Входные характеристики показывают зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном напряжении на коллекторе. Выходные характеристики показывают зависимость выходного тока от напряжения на коллекторе при постоянном входном токе или напряжении. На рис. 22 приведены статические характеристики для схемы с ОЭ.

На выходной характеристике можно выделить три зоны, свойственные трем режимам работы транзисторов.

Область I - режим отсечки; область II - режим усиления и область III - режим насыщения.

Динамические характеристики транзистора определяют режим работы транзистора, в выходной цепи которого имеется нагрузка, а на вход подается усиливаемый сигнал.

В этой схеме увеличение тока базы вызывает возрастание тока в цепи коллектора и уменьшение напряжения на коллекторе. Ток и напряжение на коллекторе связаны между собой уравнением .

Динамические характеристики строятся на семействе статических при заданных напряжениях источника питания Uп и сопротивления нагрузки Rк. Для построения динамической характеристики используется уравнение, которое представляет собой уравнение прямой (АБВ).

Изменение температуры окружающей среды изменяет параметры транзистора и его статические и динамические характеристики. Это может привести к нарушению выбранного режима работы. Поэтому применяются различные методы температурной стабилизации.

Биполярные транзисторы классифицируются по двум параметрам: по мощности и по частотным свойствам. По мощности они подразделяются на маломощные (Pвых≤0,3 Вт), средней мощности (0,3 Вт<Рвых≤1,5 Вт) и мощные (Рвых >1,5 Вт); по частотным свойствам - на низкочастотные (fб≤0,3 МГц), средней частоты (0,3МГц< fб≤3МГц), высокой частоты (3МГц<fб<30МГц) и сверхвысокой частоты (fб>30МГц).

Маркировка биполярных транзисторов предусматривает шесть символов.

Первый символ - буква (для приборов общего применения) или цифра для приборов специального назначения, указывающая исходный полупроводниковый материал, из которого изготовлен транзистор: Г(1)- германий, К(2)-кремний, А(3)- арсенид галлия. Второй символ – буква Т, означающая биполярный транзистор, Третий символ- цифра, указывающая мощность и частотные свойства транзистора (таблица 2).

Таблица 2.

Четвертый и пятый символы - двухзначное число, указывающее порядковый номер разработки. Шестой символ- буква, обозначающая параметрическую группу прибора.

Полевые транзисторы. Полевым транзистором называется транзистор, в котором между двумя электродами образуется проводящий канал, по которому протекает ток. Управление этим током осуществляется электрическим полем, создаваемым третьим электродом. Электрод, с которого начинается движение носителей заряда, называется истоком, а электрод, к которому они движутся- стоком. Электрод, создающий управляющее электрическое поле называется затвором.

Различают два типа полевых транзисторов: с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором (МДП -транзисторы). По типу электропроводности полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с каналами "p" и "n" типов.

Транзистор с управляющим p-n переходом представляет собой пластину из полупроводникового материала, имеющего электропроводность определенного типа, от концов которого сделаны два вывода- исток и сток. Вдоль пластины сделан p-n-переход, от которого сделан третий вывод- затвор.

Если к электродам подключить напряжение питания, то между стоком и истоком будет протекать ток. Сопротивление канала, а, следовательно, и ток, проходящий через канал зависят от напряжения на затворе. Напряжение на затворе, при котором ток истока минимален, называется напряжением отсечки Uзи.отс. Если на затвор подать переменный сигнал, то ток стока Iс также будет изменяться по тому же закону.

Статические характеристики транзистора с управляющим p-n-переходом приведены на рис. 26.

Рис.26. Входная (а) и выходная б характеристики полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.

Максимальный ток стока Jс будет при нулевом напряжении на затворе. При уменьшении напряжения на затворе ток стока уменьшается и при Uзи=Uзи.отс. Jс≈0.

Полевые транзисторы характеризуются следующими параметрами:

— крутизной характеристики S при Uси-const

— коэффициентом усиления по напряжению K_V при Jс-const

— выходным сопротивлением R_вых. при Uзи-const

— входным сопротивлением R_вх

— напряжением отсечки Uзи.отс.

— максимальным током стока Jс.max.

Транзисторы с изолированным затвором (МДП -транзисторы) в отличие от рассмотренных выше, имеют затвор изолированный от канала слоем диэлектрика. Поэтому они имеют очень большое входное сопротивление до 10¹² -10¹⁴ Ом.

Принцип действия МДП -транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием электрического поля.

Рис.27. Конструкция(а), условные обозначения(б), входная(в) и выходная(г)

характеристики МДП – транзистора со встроенным каналом.

МДП -транзисторы делятся на транзисторы с встроенным каналом и на транзисторы с индуцированным каналом. Транзисторы имеют четвертый электрод, называемый подложкой, который выполняет вспомогательную роль. МДП -транзисторы могут быть с каналами n или p-типа.

На рис. 27 приведена конструкция МДП –транзистора со встроенным каналом.

В МДП –транзисторах токопроводящий канал создается технологическим путем в виде тонкого слаболегированного полупроводникового слоя. Поэтому при Uзи=0 канал существует.

МДП –транзисторы с индуцированным каналом отличаются тем, что проводящий канал здесь не создается, а образуется (индуцируется) благодаря притоку электронов из полупроводниковой пластины при приложении к затвору напряжения положительной (отрицательной) полярности относительно истока. За счет притока электронов в приповерхностном слое возникает токопроводящий канал, соединяющий области стока и истока. При изменении напряжения на затворе изменяется сопротивление канала. На рис. 28 приведена конструкция и статические характеристики МДП –транзистора с индуцированным каналом.

Рис.28. Конструкция(а), условные обозначения(б), входная(в) и выходная (г) характеристики МДП – транзистора с индуцированным каналом.

Особенностью данного транзистора является то, что управляющий сигнал Uзи совпадает по полярности с напряжением Uси .

Полевые транзисторы, так же как и биполярные, могут быть включены в цепь по схеме с общим затвором (ОЗ), с общим истоком (ОИ) и с общим стоком (ОС).

Отличительным свойством полевых транзисторов является то, что управляющим сигналом является не ток, а напряжение. Это делает их похожими на лампы.

Полевые транзисторы успешно применяются в различных усилительных и переключающих устройствах, они часто используются в сочетании с биполярными транзисторами. На базе полевых транзисторов построены многие интегральные микросхемы.

Полевые транзисторы обозначаются аналогично биполярным, только вторым элементом является буква П, например КП306А – кремневый полевой транзистор, малой мощности, высокочастотный, номер разработки 06 группа А. Необходимая информация по транзисторам приводится в справочной литературе.

Декция №10.