Меню

Параметры транзистора напряжение отсечки

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА

Ток насыщения Iс0 в цепи стока транзистора, включённого по схеме с общим истоком, при затворе накоротко замкнутым с истоком (т. е. при Uз.и=0) — характерен лишь для полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.

Ток стока в рабочей точке можно определить по следующей формуле [2]:

где Uотс — напряжение отсечки.

Уравнение (1) является приближенным для характеристики передачи любого полевого транзистора (особенно с малыми напряжениями отсечки).

Напряжение отсечки Uотс — один из основных параметров, характеризующих полевой транзистор. При напряжении на затворе, численно равном напряжению отсечки, практически полностью перекрывается канал полевого транзистора, и ток стока при этом стремится к нулю.

Измерение истинного значения напряжения отсечки (при полном перекрытии канала) произвести довольно трудно, так как при этом приходится иметь дело с чрезвычайно малыми токами стока, к тому же зависящими от сопротивления изоляции. В справочных данных на полевые транзисторы всегда указывается, при каком значении тока стока произведены измерения напряжения отсечки. Так, например, для транзисторов КП102 напряжения Uотс получены при токе стока 20 мкА, а у транзистора КП103 — при токе стока 10 мкА.

Крутизна проходной характеристики. Входное сопротивление полевых транзисторов со стороны управляющего электрода составляет 10 7 -10 9 Ом для транзисторов с p-n-переходом. Так как входные токи полевых транзисторов чрезвычайно малы, то управление током в выходной цепи осуществляется входным напряжением. Поэтому усилительные свойства полевого транзистора, как и электронных ламп, целесообразно характеризовать крутизной проходной характеристики.

Крутизна полевых транзисторов

Максимальное значение крутизны характеристики Sмакс достигается при Uз.и=0. При этом численное значение Sмакс равно проводимости канала полевого транзистора при нулевых смещениях на его электродах.

Крутизна характеристики полевых транзисторов на 1-2 порядка меньше, чем у биполярных транзисторов, поэтому при малых сопротивлениях нагрузки коэффициент усиления каскада на полевом транзисторе меньше коэффициента усиления аналогичного каскада на биполярном транзисторе.

В большинстве случаев крутизну характеристики полевых транзисторов считают частотно-независимым параметром. Поэтому быстродействие электронных схем на полевых транзисторах ограничено в основном паразитными параметрами схемы.

Выражение для крутизны характеристики в рабочей точке ПТ получим, используя (1):

где Uз.и — напряжение затвор-исток, при котором вычисляется S;

Соотношение (3) позволяет по двум известным параметрам рассчитать третий.

Пробивное напряжение. Механизм пробоя полевого транзистора можно объяснить возникновением лавинного процесса в переходе затвор — канал. Обратное напряжение диода затвор — канал изменяется вдоль длины затвора, достигая максимального значения у стокового конца канала. Именно здесь происходит пробой полевого транзистора. Если выводы стока и истока поменять местами, то пробивное напряжение почти не изменится. Например, у транзистора КП102 пробой наступает при суммарном напряжении между затвором и стоком, равном 30 В. Это напряжение является минимальным; фактически напряжение пробоя составляет в среднем около 55 В, а у отдельных экземпляров достигает 120 В [7].

Пробой не приводит к выходу из строя ПТ с управляющим р-n-переходом, если при этом рассеиваемая мощность не превышает допустимой. После пробоя в нормальном рабочем режиме эти транзисторы восстанавливают свою работоспособность. Это свойство транзисторов с p-n-переходом даёт им известное преимущество перед МОП-транзисторами, у которых пробой однозначно приводит к выходу прибора из строя.

Однако необходимо оговориться, что и для ПТ с р-n-переходом пробой не всегда безвреден. Степень его влияния на параметры транзистора определяется значением и продолжительностью действия тока, протекающего при этом через затвор. Так, в результате пробоя может увеличиться ток утечки затвора в нормальном режиме [7].

Динамическое сопротивление канала rк определяется выражением

Это сопротивление при Uс.и = 0 и произвольном смещении Uз.и можно выразить через параметры транзистора [2]:

При малом напряжении сток-исток вблизи начала координат ПТ ведёт себя как переменное омическое сопротивление, зависящее от напряжения на затворе. Это остаётся справедливым даже в случае изменения полярности напряжения стока (см. рис. 4); необходимо только, чтобы напряжение на затворе было больше, чем на стоке [5].

Читайте также:  Напряжение бортовой сети автомобиля ниссан

Зависимости сопротивления канала ПТ от напряжения на затворе

Минимальное значение сопротивления канала rк0 наблюдается при Uз.и = 0: при увеличении обратного напряжения на затворе сопротивление канала нелинейно увеличивается (см. рис. 10). Значение rк0 определяется по стоковой характеристике транзистора как тангенс угла наклона касательной к кривой Iс=f(Uс) при Uз.и = 0 в точке Uс.и=0.

Для приближенных расчётов имеет место простое соотношение

Источник

Параметры транзисторов — подробный анализ функций полупроводника

Транзистор — это электронное устройство, выполняющее функции полупроводника и имеющее не менее двух p-n переходов и не менее трёх выводов. Его основное предназначение — генерировать и преобразовывать электрические колебания.

Параметры транзисторов как основа для классификации

В основном транзисторы классифицируются по:

  • Мощностным показаниям:
  • Имеющие малую мощность;
  • Имеющие среднюю мощность;
  • Имеющие большую мощность.
  • Частотным показаниям:
  • Имеющие низкую частоту;
  • Имеющие среднюю частоту;
  • Имеющие высокую частоту;
  • Имеющие сверхвысокую частоту.
  • Использованному при изготовлении полупроводнику:
  • Германиевые;
  • Кремниевые.

Кроме выше обозначенных общих, существуют параметры транзисторов зависящие от того, к какому из двух основных типов относится отдельно взятая модель: полевому или биполярному. Приведённые разновидности отличаются тем, что в одной из них (биполярной) за транспортировку заряда отвечают как электроны, так и дырки, а в другой (полевой) — либо одно, либо другое. Данные параметры транзисторов определяют и сферу применения того или иного устройства. Цифровая техника в основном держится на применении полевых моделей, а аналоговая — биполярных.

Биполярный транзистор. Устройство и параметры.

Параметры транзисторов - подробный анализ функций полупроводника

Конструкция биполярного транзистора включает в себя:

  • Эмиттер;
  • Базу;
  • Коллектор.

Согласно типу электронной проводимости каждой из этих трёх составляющих образуется два подкласса биполярных транзисторов:

  • n-p-n
  • p-n-p

При этом основные рабочие параметры транзисторов этих подклассов отличаться не будут.

Прежде чем приступать к рассмотрению характеристик биполярных моделей, необходимо уточнить некоторые особенности их устройства. Ввиду того, что размер эммитер-базы и коллектор-базы не совпадают, менять их позиции просто перенастроив полярность подключений, не выйдет. Это позволяет отнести биполярный транзистор к числу асимметричных приборов. Работает он по вентильному принципу, когда управляющий ток малой силы на ЭБ (канал эммитер-база) влияет на течение тока большой силы на ЭК (канал эммитер-коллектор), и слабые изменения в показаниях первого вызывают значимые изменения в показаниях второго. Если рассматривать параметры транзисторов данного типа, то выявится ряд значимых показателей:

  • Сила коллекторного тока (Iко) при отсутствии сбоев и поломок превышает базовую силу тока (Iбаз) в определённое число раз. Это число не случайно. Оно является показательным параметром, носит название коэффициента усиления по току и кодируется как h21. Выяснить значение данного параметра возможно, если во время работы транзистора нагрузка на коллектор будет отсутствовать, а напряжение по направлению КЭ будет постоянным. В таких условиях отношение Iко/Iбаз даст нужный показатель. Он может составлять десятки или сотни единиц. Однако, это в теории. На практике закономерное уменьшение Iко снижает значение коэффициента.
  • Адекватно оценить параметры транзисторов без показаний по входному сопротивлению невозможно. Вычислить его достаточно просто — это результат отношения Uб.э. (напряжение по каналу база-эммитер) к Iбаз (значение базового управляющего тока). Значение выходного сопротивления обратно пропорционально Iбаз и прямо пропорциональна h21.
  • Следующий значимый параметр — коэффициент усиления по напряжению. Он вычисляется через отношение амплитудного, либо действующего показателя выходного напряжения и аналогичного входного (по каналу база-эммитер). Ввиду большой разницы U входного и выходного, значение коэффициента может равняться десяткам тысяч. Регулируя работу транзистора, необходимо помнить, что управляющие базовые сигналы различаются между собой по данному параметру.
  • Частотная характеристика. Она демонстрирует возможности транзистора к усилению сигнала, имеющего частоту близкую к граничной. Данный параметр важен потому, что с ростом входной частотности значение коэффициента усиления, напротив, падает. Это спровоцировано физической неспособностью транзистора к своевременному реагированию на перемену силы входящего сигнала и, соответственно, невозможностью его усилить. Подобная картина как раз соответствует достижению граничной частоты.
Читайте также:  Формула решения напряжения сечения

Кроме того, параметры транзисторов данного типа учитывают показания:

  • Обратного тока по каналу коллектор-эммитер;
  • Времени включения;
  • Максимально допустимого значения I.

Полевой транзистор. Устройство и параметры.

Параметры транзисторов - подробный анализ функций полупроводника

Схема такого транзистора, аналогично биполярному, подразумевает наличие трёх электродов:

  • Исток;
  • Затвор;
  • Сток.

Транзистор данного типа примечателен тем, что:

  • Сила тока входного электрода (затвора) весьма невелика. Это сказывается на возникновении высокого входного сопротивления для каждого каскада, что способствует устранению взаимовлияния схемных каскадов друг на друга.
  • Имеющаяся «шумность» такого транзистора весьма низка. Это даёт возможность применять данные устройства в конструкциях усилителей звуковых частот высокого класса для первого каскада.

Чтобы полноценно использовать все имеющиеся возможности, необходимо знать основные параметры транзисторов полевого типа:

  • Напряжение отсечки (Uотс).

Относится к числу наиболее значимых характеристик полевого транзистора. Если напряжение затвора уравнивается с напряжением отсечки, то это приводит к перекрытию канала полевого транзистора, а значит Iст (ток стока) в конце концов сравняется с нулевым значением.

  • Крутизна проходной характеристики (S).

Ввиду незначительности Iвх, управление Iвых регулируется при помощи входного напряжения. Именно поэтому определение параметров транзисторов полевого типа как усилителей через крутизну проходной характеристики весьма актуально. Максимальная крутизна (Smax.) возможна при Uз.и. достигшем нулевого значения. Обычно S полевого транзистора на пару порядков ниже, чем у биполярного.

Крутизна характеристики относится к числу частотно- независимых параметров. Это говорит о том, что на скорость действия электронной схемы, включающей в себя полевые транзисторы, ограничивают лишь паразитирующие схемные параметры транзисторов.

  • Пробивное напряжение.

Пробой обычно обусловлен лавинными процессами на отрезке схемы затвор-канал. Зона пробоя расположена ближе к стоковому концу. Если объём рассеиваемой мощности не превосходит допустимого, то, при нормализации рабочего режима, полноценная эксплуатация транзистора вновь становится возможной.

  • Взаимозависимость между сопротивлением канала и значением сопротивления на затворе.

Показания по сопротивлению для канала полевого транзистора (rk0) выявляются при напряжении по каналу затвор-исток имеющем нулевое значение. При повышении уровня обратного напряжения затвора, происходит нелинейное увеличение уровня сопротивления канала. Чтобы приблизительно рассчитать rk0, необходимо вычислить отношение единицы к Smax.

Помимо этого принимаются во внимание следующие параметры транзисторов данного типа:

  • Значение максимального тока стока (Iст.max.);
  • Показания по напряжению по каналам: затвор-сток, сток-исток и затвор-исток;
  • Объём ёмкости: входной, проходной и выходной.

Параметры транзисторов и их связь с системой обозначений

Параметры транзисторов - подробный анализ функций полупроводника

Согласно классической (отчасти устаревшей) системе обозначений, кодировка транзистора включает в себя букву «П» и числовой компонент.

[google_font font=»Open Sans» size=»25″ weight=»400″ italic=»0″ letter_spacing=»» color=»#626262″ subset=»»]Кодировка позволяет выявить на какой каскад радиоэлектронного прибора рассчитана та или иная модель транзистора. В тех случаях, когда вместо одной «П» написано «МП», можно судить о том, что корпус элемента выполнен методом холодной сварки.[/google_font]

Что касается чисел, то они шифрую следующую информацию:

  • Для низкочастотных транзисторов (до 5 МГц):
  • 1 — 100 — использован германий, мощность не превышает 0,25 ватт;
  • 101 — 200 — использован кремний, мощность не превышает 0,25 ватт;
  • 201 — 300 — использован германий, мощность больше 0,25 ватт;
  • 301 — 400 — использован кремний, мощность больше 0,25 ватт.
  • Для высокочастотных транзисторов (более 5МГц):
  • 401 — 500 — использован германий, мощность не превышает 0,25 ватт;
  • 501- 600 — использован кремний, мощность не превышает 0,25 ватт;
  • 601 — 700 — использован германий, мощность больше 0,25 ватт;
  • 701 — 800 — использован кремний, мощность больше 0,25 ватт.
Читайте также:  Падение напряжения бортовой сети лада гранта

Обновлённая система кодировки включает в себя 5 частей и позволяет более полно отображать параметры транзисторов:

1-я часть кодирует полупроводниковый материал, использованный при изготовлении транзисторов, и схема шифрования здесь аналогична диодной;

2-я часть отвечает за обозначение типа транзистора: биполярный (Т) или полевой (П);

3-я часть — это число, демонстрирующее функциональность транзистора в отношении частотных свойств и значения допускаемого объёма рассеивания мощности;

4-я часть — это число двузначного формата до 99, демонстрирующее порядковый номер модели в ряду аналогичных разработок;

5-я часть — одна из литер алфавита, позволяет определить технологическую группу элемента.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Источник



Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Принцип действия. Напряжение отсечки. напряжение насыщения

Вопрос

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом.

На рисунке 4.1 приведена упрощенная структура полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом n-типа. В принципе канал может иметь электропроводимость, как p-типа, так и n-типа; поскольку n > p выгоднее применять n-канал. Затвор выполняют в виде полупроводниковой области p+-типа. Во входную цепь между затвором и каналом включен источник обратного смещения UЗИ. Выходная цепь состоит из источника постоянного напряжения UСИ плюсом подсоединенного к стоку. Исток является общей точкой схемы. Контакты истока и стока невыпрямляющие.

Полевой транзистор работает следующим образом. При отсутствии напряжения на входе основные носители

Рис. 4.1 ПТ с управляющим p-n переходом.

заряда — электроны под действием ускоряющего электрического поля в канале (E = 105104 В/см) дрейфуют в направлении от истока к стоку, в то время как p-n переход для них заперт. Ток IС, создаваемый этими электро­нами, определяется как напряжением стока UСИ, так и сопротивле­нием канала. Последнее зависит от поперечного сечения канала, которое ограничивается p-n переходом (заштрихованная область). Поскольку потенциал электрического поля линейно возрастает от истока к стоку вдоль кана­ла, толщина p-n перехода минимальна вблизи истока и максималь­на вблизи стока, и канал сужается вдоль p-n перехода от истока к стоку. Таким образом, наибольшим сопротивлением канал обла­дает в наиболее узкой своей части, т.е. у стока.

Если обратное напряжение UЗИ подаваемое к затвору увеличить, то толщина p-n перехода по всей его длине увеличится, а площадь сечения канала и, следователь­но, ток в цепи стока уменьшаются.

Указанный эффект будет тем сильнее, чем больше удельное сопротивление материала полупроводника, поэтому полевые транзисторы выполняют из высокоомного материала (с малой концентрацией примесей в канале). При обратном напряжении на затворе равном UЗИ0 сечение канала в определенной его части станет равным нулю и ток через канал прекратится. Такой режим называется режимом отсечки.

Напряжение отсечки Uотс — один из основных параметров, характеризующих полевой транзистор. При напряжении на затворе, численно равном напряжению отсечки, практически полностью перекрывается канал полевого транзистора, и ток стока при этом стремится к нулю.

Измерение истинного значения напряжения отсечки (при полном перекрытии канала) произвести довольно трудно, так как при этом приходится иметь дело с чрезвычайно малыми токами стока, к тому же зависящими от сопротивления изоляции. В справочных данных на полевые транзисторы всегда указывается, при каком значении тока стока произведены измерения напряжения отсечки. Так, например, для транзисторов КП102 напряжения Uотс получены при токе стока 20 мкА, а у транзистора КП103 — при токе стока 10 мкА.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник