Выходные статические характеристики показаны на рис.3б и представляют собой семейство зависимостей тока стока от напряжения сток - исток при фиксированных напряжениях на затворе: Ic = f(Uси) при Uзи = соnst. На них можно выделить три участка. Первая область характеризуется резким изменением тока при изменении напряжения. Она называется крутой областью характеристики. Вторая область – область насыщения или пологая область. И третья область - область пробоя. Также |Uзи1|<|Uзи2|<|Uзи3|.
Важной характеристикой полевых транзисторов являются характеристики прямой передачи или сток - затворные характеристики, т.е. зависимость тока стока от напряжения на затворе Ic = f(Uз) при Uси = соnst, которые показаны на рис.3а. Причем |Uси1| > |Uси2| > |Uси3|.
1.2. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
При значительном увеличении напряжения сток-исток начинается резкий рост тока, связанный с пробоем управляющего р-п перехода в цепи сток-затвор.
При напряжениях Uси > Uнас происходит только укорочение канала; т.е. увеличение перекрытия области обеднения, а потенциал в области стока сохраняет значение Uнас, которое было в начале насыщения. После образования горловины канала ток в рабочей цепи практически перестает зависеть от напряжения на стоке – наступает насыщение тока (откуда и название напряжения Uнас). Т.е. напряжения насыщения – это напряжение между стоком и истоком, при котором ток в цепи стока практически перестает изменяться (насыщается) при дальнейшем увеличении Uси. При Uз=0 напряжение насыщения равно напряжению отсечки Uотс.: |Uнас| = |Uотс|. Если напряжение на затворе, смещающее управляющий р-п переход в обратном направлении увеличить, то наступает расширение р-п перехода, канал сузится, его сопротивление увеличится и сток-истоковая статическая характеристика сместится в область меньших токов стока. Переход в режим насыщения в этих характеристиках наступает при меньших напряжениях стока: |Uнас|= |Uотс| - |Uз|.
Если напряжение Uси = 0, то канал транзистора эквипотенциален и толщина канала одинакова на всем протяжении. При небольших значениях напряжения Uси ток в цепи стока возрастает практически линейно (крутая область зависимости). При большем увеличении этого напряжения надо учитывать падение напряжения вдоль канала. Значит, разность потенциалов между затвором и каналом в направлении стока увеличивается, т.е. управляющий р-n переход в направлении стока все больше смещается в обратном направлении, соответственно сечение канала вблизи области стока сужается (см. рис.1.). При дальнейшем увеличении напряжения Uси сужение канала вблизи области стока приближается к его перекрытию. Наступает состояние, когда резко возрастает сопротивление канала, приводящее к прекращению роста тока Iс (наступает режим насыщения тока стока). Полное перекрытие канала получить нельзя, так как само сужение является следствием увеличения тока стока.
Полярность напряжений на рис.1 соответствует n-канальному полевому транзистору. Для транзистора с p-каналом полярность напряжений обратная. Электрод истока обычно заземлен и напряжения на электродах стока и затвора прикладываются относительно истока. Когда Uз=0, сечение канала максимально, если приложить напряжение к стоку (положительное по отношению к истоку), то возникает ток через канал от истока к стоку. Величина этого тока при определенном Uси будет определяться сопротивлением канала и Rн. При подаче отрицательного напряжения на затвор, сечение канала уменьшается, сопротивление возрастает, ток стока уменьшается. Изменение напряжения затвор – исток приводит к изменению размеров областей обеднения, т.е. к изменению сопротивления канала. Канал может быть почти полностью перекрыт, и тогда сопротивление между истоком и стоком будет очень велико (десятки МОм), а ток стока будет равен практически нулю. Напряжение между затвором и истоком, при котором ток стока достигает заданного низкого значения (Iс→0), называется напряжением отсечки Uотс.
сечения проводящей части канала или увеличения сопротивления канала.
Область затвора (в данном случае р-типа) делают низкоомной, т.е. с высоким уровнем легирования, поэтом при смещения р-п перехода затвор-канал в обратном направлении почти вся область обеднения приходится на канал. Следовательно, при увеличении напряжения на затворе происходит увеличение области обеднения, а значит уменьшение
Рис.2. Условные обозначения полевых транзисторов.
Рис.1.Структура и схема включения полевого транзистора.
На рис.1 показано схематическое изображение ПТ с n-каналом и затвором в виде p-n перехода, а условные обозначения – на рис.2. Транзистор состоит из полупроводника с двумя омическими контактами. При подключении напряжения между этими контактами один из них играет роль истока, а другой – стока. Исток – электрод, через который в проводящий канал втекают носители заряда. Сток – электрод, через который носители заряда вытекают. Третьим электродом является затвор, образующий с основным полупроводником p-n переход. К р-п переходу (затвору) прикладывается обратное смещение, которое позволяет управлять сечением проводящего канала.
1.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Как известно, полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком подвижных носителей заряда одного знака (или электронов, или дырок) через проводящий канал, управляемым электрическим полем (отсюда и название: полевые). В полевом транзисторе с p-n переходом (в дальнейшем будем обозначать ПТ) управление током через канал осуществляется электрическим полем обратно смещенного p-n перехода.
1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Работа выполняется студентами за 2 часа аудиторных занятий.
Цель работы: Исследование статических характеристик полевых транзисторов с управляющим р-n переходом, определение их параметров.
Электронно измерительные приборы ИИТ -
Исследование статических характеристик полевых транзисторов с управляющим р-n переходом
Исследование статических характеристик полевых транзисторов с управляющим р-n переходом
Комментариев нет:
Отправить комментарий