Принцип усиления сигналов в полевых транзисторах с изолированным затвором (МДП-транзисторы)

 

Усиление электрических сигналов в МДП-транзисторах оказывается несколько более сложным процессом по сравнению с полевыми транзисторами с управляющим переходом. Однако все принципы (влияние слабого сигнала на мощный поток зарядов) остаются прежними. Рассмотрим для начала МДП-транзистор со встроенным каналом.

На рис. 2-1.6 показана схема, в которой на выводы стока и истока МДП-транзистора со встроенным каналом \(n\)-типа подано достаточно большое напряжение от внешнего мощного источника питания плюсом к стоку и минусом к истоку. В результате в полупроводниковой структуре возникает поток электронов от истока к стоку. Он протекает через достаточно узкую дорожку (канал) из полупроводника \(n\)-типа, встроенную в массивную подложку \(p\)-типа и соединяющую \(n\)-области стока и истока.

 

Рис. 2-1.6. Схема подачи напряжений на МДП-транзистор со встроенным каналом \(n\)-типа для обеспечения режима усиления

 

Очень близко к каналу (но не имея с ним электрического контакта) расположен металлический затвор. Если теперь мы приложим к затвору транзистора некоторое незначительное по величине и положительное относительно истока напряжение (рис. 2-1.6), то ситуация несколько изменяется. Положительный потенциал затвора будет создавать в полупроводниковой структуре приповерхностное электрическое поле, которое окажет влияние на величину проводимости канала. Поскольку поле положительное, в структуре возникает эффект подталкивания движения электронов от истока через канал к стоку, т.е. ток через канал будет расти. Здесь уместно вспомнить, как при описании биполоярных транзисторов мы рассматривали аналогичный в чем-то эффект — подталкивание электронов разностью потенциалов на эмиттерно-базовом \(p\)-\(n\)-переходе увеличивало их поток, достигающий следующего за базой коллектора.

Однако МДП-транзистор со встроенным каналом отличается от обычного биполярного транзистора тем, что ток в канале здесь существует уже при нулевом напряжении затвора. Более того, мы можем прикладывать к затвору не только положительное относительно истока напряжение, но и отрицательное (рис. 1.6). При этом отрицательное приповерхностное электрическое поле будет отталкивать электроны, препятствуя их прохождению через \(n\)-канал от истока к стоку, ток через канал будет падать и при достижении отрицательным напряжением на затворе некоторого уровня (напряжение отсечки) совсем прекратится.

Заметим, что поскольку затвор полностью изолирован от основной полупроводниковой структуры, ток через него почти не течет, что означает возможность использования рекордно маломощных источников сигнала для управления МДП-транзистором. Таким образом, мы имеем очень слабый ток в цепи сток—затвор (обусловлен токами утечки и емкостной связью) и сильный управляемый ток в цепи сток—исток транзистора. Повышая напряжение на участке исток—затвор транзистора, мы будем увеличивать мощность потока электронов, при этом токи в цепях будут соответственно расти.

Понижая это напряжение, мы будем уменьшать мощность потока электронов, а токи в цепях будут падать.

Мы описали работу полевого МДП-транзистора со встроенным каналом \(n\)-типа. Для \(p\)-канальных приборов все выглядит совершенно аналогично. Только здесь мы должны рассматривать не потоки электронов, а потоки положительных зарядов — дырок. При этом полярности всех внешних напряжений меняются на обратные. Других отличий нет.

Работа МДП-транзистора с индуцированным каналом очень похожа на работу МДП-транзистора со встроенным каналом. Главное отличие здесь в том, что в таком МДП-транзисторе нет физически встраиваемого участка с соответствующим типом проводимости, соединяющего области истока и стока. Это значит, что при подаче на сток и исток данного транзистора некоторого внешнего напряжения потоки зарядов в структуре отсутствуют — ток в цепи не протекает.

Рассмотрим далее рис. 2-1.7. Он соответствует \(p\)-канальному МДП-транзистору с индуцированным каналом (подложка \(n\)-типа). Заметим, что мы преднамеренно стали рассматривать прибор именно такого типа проводимости. Дело в том, что \(n\)-канальные МДП-транзисторы с индуцированным каналом из-за ряда физических эффектов и технологических причин практически не используются.

 

Рис. 2-1.7. Схема подачи напряжений на МДП-транзистор с индуцированным каналом \(p\)-типа для обеспечения режима усиления

 

Как видно из рис. 2-1.7, мы прикладываем достаточно большое напряжение от внешнего мощного источника питания минусом к стоку и плюсом к истоку. Если одновременно мы приложим к затвору транзистора некоторое отрицательное относительно истока напряжение, то происходит следующее. Отрицательный потенциал затвора создает в полупроводнике приповерхностное электрическое поле, которое оказывает влияние на некоторую незначительную область подложки, лежащую непосредственно под затвором между областями стока и истока.

Поскольку поле отрицательное, в структуре возникает эффект подталкивания движения положительных зарядов (дырок) от истока через подвергшуюся воздействию электрического поля область (индуцированный канал) к стоку, т.е. начинается протекание тока от истока к стоку. Все остальное происходит совершенно аналогично тому, как это было при рассмотрении МДП-транзисторов со встроенным каналом. Очевидно, однако, что поток зарядов в индуцированном канале может существовать только при одной определенной полярности напряжения на затворе, а не при разных, как для встроенного канала.

Итак, оказывается, что в МДП-транзисторе можно создать сильный электрический ток в цепи «сток — исток — внешний мощный источник питания» при сверхслабом токе в цепи «сток — затвор — маломощный источник сигнала». Причем данное слабое воздействие на затвор оказывает управляющее действие на ток в сток-истоковой цепи. Если далее в стоковую или истоковую цепь транзистора (рис. 2-1.6, 2-1.7) включить некоторое сопротивление (нагрузку), то окажется, что ток и напряжение на нем повторяют форму входного сигнала на затворе транзистора, но мощность подаваемая на него, гораздо выше мощности входного сигнала, т.

е. происходит усиление.

У МДП-транзисторов всех типов потенциал подложки относительно истока оказывает заметное влияние на характеристики и параметры транзистора. Это обусловлено влиянием подложки на проводимость канала, т.е. подложка может выполнять функции затвора. Напряжение на подложке относительно истока должно иметь такую полярность, чтобы \(p\)-\(n\)-переход исток—подложка был смещен в обратном направлении. При этом \(p\)-\(n\)-переход канал—подложка действует также, как затвор для транзистора с управляющим \(p\)-\(n\)-переходом. Естественно, в транзисторах с внутренним соединением истока с подложкой данный эффект не может проявляться.

 

 

< Предыдущая		Следующая >

1.4.2. Мдп — транзисторы.

В отличии от полевых транзисторов с p-n переходом, в которых затвор имеет непосредственный электрический контакт с близлежащей областью проводящего канала, в МДП- транзисторах затвор изолирован от указанной области слоем диэлектрика. Поэтому МДП — транзисторы относят к классу полевых транзисторов с изолированным затвором.

МДП транзисторы (металл- диэлектрик- полупроводник) выполняют из кремния. Как диэлектрик используют окисел кремния SiO2. Отсюда другое название МОП — транзисторы (металл- окисел- полупроводник). Наличие диэлектрика обеспечивает высокое входное сопротивление транзистора Ом.

Принцип действия МДП — транзистора основан на эффекте изменении проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием поперечного электрического поля. Приповерхностный слой полупроводника является токопроводящим каналом транзисторов. МДП — транзисторы выполняются двух типов: со встроенным каналом и с индуцированным каналом.

МДП — транзисторы со встроенным каналом (рисунок 1.34).

а) b) c)

1. С каналом n-типа

2. С каналом p-типа

3. С каналом p-типа и выводом от подложки

Рисунок 1. 34

Подложка (П) может соединяться с истоком, а может и не иметь вывода.

Стоковые характеристики по виду близки к характеристикам полевого транзистора с p-n переходом. При

=0 через прибор протекает ток, определяемый исходной проводимостью канала. На начальном участке падение напряжения в канале мало, зависимость близка к линейной. Увеличение приводит к сужению проводящего канала, что уменьшает крутизну нарастания тока. При дальнейшем увеличении напряжения сток-исток канал сужается до минимума, что ограничивает нарастание тока и появлению пологого участка характеристики.

Стоко — затворная характеристика располагается в двух квадрантах. При поле затвора оказывает отталкивающее действие на электроны- носители заряда в канале, что приводит к уменьшению их концентрации в канале и уменьшению проводимости канала. Поэтому при стоковые характеристики располагаются ниже. Такой режим называется режимом обеднения. При поле затвора притягивает электроны в канал из p-слоя. Концентрация носителей заряда в канале увеличивается, проводимость канала возрастает, характеристики располагаются выше — режим обогащения.

МДП — транзисторы с индуцированным каналом (рисунок 1.35).

а) b) c)

1. С каналом n-типа

2. С каналом p-типа

3. С каналом p-типа и выводом от подложки

Рисунок 1.35

Стоковые характеристики, , близки по виду соответствующим характеристикам — транзистора со встроенным каналом. Отличие в том, что управление током транзистора осуществляется лишь напряжения одной полярности. При =0, ток стока тоже равен нулю.

Стоко — затворная характеристика при располагается в одном квадранте и имеет лишь режим обогащения.

МДП — транзисторы широко применяются в интегральном исполнении. Микросхемы на МДП транзисторах обладают хорошей технологичностью, низкой стоимостью, способностью работать при более высоком напряжении питания, чем микросхемы на биполярных транзисторах.

ЦРТ, МДН, МДО, МДП, МЛУ

Страница:

1 .. 37 38 38 39 40 41 42 42 43 .. 74

буква «М..» Упаковка: Имя: Тип: OEM: Сим: код маркировки    ЦРТ СОД15 SM15T7V5A Подавляющий диод СГС Томсон код маркировки    MDN СОД15 SM15T10 Подавляющий диод СГС Томсон код маркировки    MDO (МДО, МДР) 2SC5089 Транзистор NPN Тошиба код маркировки    MDO (МДО, МЛУ) 2SC5090 Транзистор NPN Тошиба код маркировки    MDO (МДО, МЛУ) 2SC5093 Транзистор NPN Тошиба код маркировки    MDP СОД15 SM15T10A Подавляющий диод СГС Томсон код маркировки    MDR (МДО, МЛУ) 2SC5089 Транзистор NPN Тошиба

в магазине вы найдете обзор более чем 60-летней разработки электронных компонентов в отрасли, все продается Смело заказывайте. .. в магазин не продается, нажмите для увеличения Регулируемый ламповый анод-резистор Gnom в магазине вы найдете обзор более чем 60-летней разработки электронных компонентов в отрасли, все продается Не стесняйтесь заказывать… 901 22 в магазин не продается, нажмите, чтобы увеличить Регулируемый трубчатый анод-резистор Gnom

знаменитый тестер всего, также известный как тестер транзисторов m328 — Share Project

• ARP2600 — легендарный классический полумодульный аналоговый синтезатор. Его схема процессора напряжения — ползунки в нижней части передней панели по центру — уникальна для классического дизайна. Это клон…

  Клон Arp 2600 — инвертор-микшер

  77 0 0

  АудиоDIWHY

  АудиоDIWHY

  СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ

• Вы можете посмотреть обучающее видео ниже:

  Литий-ионное зарядное устройство USB Type C с выходом BMS 10 А

  126 0 0

  ЭЛЕКТРОНОБЫ

  ЭЛЕКТРОННЫЕ НАБОРЫ

  ИСПАНИЯ

• этот проект позволяет легко установить BMS 200A на батарею LiFePO4 DIY LEV200 12v. .us/1…

  Проект BMS литиевой батареи 200A 12v

  1032 0 0

  Иегу Гарсия

  Джеху Гарсия

  СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ

• Приветствую. Это Cube Light, небольшой и компактный аварийный солнечный фонарь в форме куба, который может похвастаться выходной мощностью 3 Вт. Светильник оснащен высокоэффективным 5В 80мА …

  Мини-проект солнечного света с изюминкой

  112 0 0

  Арнов шарма

  Арнов шарма

  ИНДИЯ

• Матричная клавиатура I2CЗавершенная матричная клавиатура I2CВ предыдущем посте в этом месяце я представил свою матричную клавиатуру 4×4. Эта клавиатура была разработана для прямого взаимодействия с выводами GPIO микроконтроллера…

  I2C матричная клавиатура

  152 0 0

  СоздательIoT2020

  MakerIoT2020

  ТАИЛАНД

• Цифровой измеритель сопротивления без микроконтроллераСхема и список деталей: https://mousa-simple-projects. blogspot.com/2023/06/resistance-meter-without-microcontroller.html

  Цифровой измеритель сопротивления без микроконтроллера

  155 0 1

  Муса — Простые проекты

  Муса — Простые проекты

  СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ

• USB-программатор, параллельная флэш-память и eeprom, микросхемы EPROM, микроконтроллер AVR в режиме HV (AT89C, AT90, Atmega, Attiny) и другие микросхемы. Основан на STM32. Вся информация о проекте есть в моем репозитории на github (…

  ПараллельПрог v2.1

  93 0 0

  Чуков

  Чуков

  БЕЛАРУСЬ

• Эта версия усилителя очень похожа на «THE BLAMELESS AMPLIFIER CONCEPT» http://www. douglas-self.com/ampins/dipa/dipa.htmUtilizza un 5551 al Vas con piedinatura ebc, utilizza un trimmer per…

  Усилитель MX5OnisA (БЕЗОПАСНАЯ КОНЦЕПЦИЯ УСИЛИТЕЛЯ)

  383 2 0

  Звуковой усилитель OnisA

  Усилитель звука OnisA

  ИТАЛИЯ

• Используйте цифровые сигналы 5 В / GND для управления аналоговым входом джойстика компьютера Tandy Color. Когда кнопки ввода не нажаты (таким образом, аналоговые оси X и Y должны быть в центре), порт джойстика видит …

  Адаптер джойстика Tandy CoCo — используйте цифровые входы для аналоговых осей X, Y

  142 0 1

  Перезагрузка гаджета

  Перезагрузка гаджета

  КАНАДА

• L298N — широко используемая ИС драйвера двигателя. Это интегрированное решение для управления двигателями постоянного тока или шаговыми двигателями. Плата L298N — это плата, разработанная для управления двигателями с помощью этой ИС. Есть L298N интер…

  L298N Борад

  176 0 1

  Йылмаз

  Йылмаз

  ТУРЦИЯ

• У меня МНОГО чипов ESP32, и я использую их во многих проектах, но, к сожалению, модули никогда не бывают такими, как я хочу, например: слишком большими и громоздкими, без USB-порта, неправильными вариантами монтажа и т. д. С этим я де. ..

  Плата расширения ESP32-CX

  217 0 2

  Пул

  Пул

  АВСТРАЛИЯ

• Меры предосторожности Прежде чем использовать схему в этом проекте, убедитесь, что вы сначала установили переменный резистор и проверили значение, при котором реле срабатывает.