Сток исток затвор на схеме база эмиттер коллектор: Эта страница ещё не существует

Содержание

Как работают транзисторы MOSFET | hardware

Мощные транзисторы MOSFET хорошо известны своей исключительной скоростью переключения при весьма малой мощности управления, которую нужно прикладывать к затвору. Основная причина в том, что затвор изолирован, поэтому требуется мощность только на перезаряд емкости затвор-исток, и в статическом режиме цепь затвора практически не потребляет тока. В этом отношении мощные MOSFET по своим характеристикам приближаются к «идеальному переключателю». Основные недостатки, которые не дают MOSFET стать «идеальным», это сопротивление открытого канала R_DS(on), и значительная величина положительного температурного коэффициента (чем выше температура, тем выше сопротивление открытого канала). В этом апноуте обсуждаются эти и другие основные особенности высоковольтных N-канальных мощных MOSFET, и предоставляется полезная информация по выбору транзисторов и их применению (перевод статьи [1]).

Для того, чтобы было проще понять работу полевого N-канального транзистора MOSFET, его стоит сравнить с широко распространенным биполярным кремниевым транзистором структуры NPN. Электроды у биполярного транзистора называются база, коллектор, эмиттер, а у полевого транзистора затвор, сток, исток.

База выполняет те же функции, что и затвор, коллектор соответствует стоку, а эмиттер соответствует истоку.

Давайте рассмотрим простейшую схему включения транзистора NPN:

Когда входной ключ разомкнут, то через эмиттерный переход транзистора T1 ток не течет, и канал коллектор-эмиттер имеет высокое сопротивление. Говорят, что транзистор закрыт, через его канал коллектор-эмиттер ток практически не течет. Когда замыкается входной ключ, то от батарейки B1 через резистор R1 и эмиттерный переход транзистора течет открывающий ток. Когда транзистор открыт, то его сопротивление канала коллектор-эмиттер уменьшается, и почти все напряжение батареи B2 оказывается приложенным к нагрузке R3. Т. е. когда во входной цепи течет ток (через R1), то в выходной цепи тоже течет ток (через R3), но в выходной цепи ток и напряжение (т. е. действующая мощность) в несколько раз больше. Здесь как раз и проявляются усиливающие свойства транзистора — маленькая мощность на входе позволяет управлять большой мощностью на выходе.

А так будет в этой схеме работать транзистор MOSFET:

На первый взгляд все то же самое — когда на входе есть управляющая мощность, она также появляется и на выходе (обычно усиленная во много раз). В этом смысле биполярный транзистор и MOSFET-транзистор очень похожи. Но есть два самых важных различия:

• Биполярный транзистор управляется током, а полевой транзистор напряжением.

Примечание: отсюда, кстати и пошло название полевого транзистора: его канал управляется не током, а электрическим полем затвор-исток.

Это означает, что входное сопротивление биполярного транзистора мало, а входное сопротивление MOSFET-транзистора очень велико. Обратите внимание на входной ток биполярного транзистора — 0.3 мА, этот ток в основном определяется сопротивлением резистора R1. Причина проста: на входе у биполярного транзистора имеется эмиттерный переход, который по сути обыкновенный диод, смещенный в прямом направлении. Если ток через этот диод есть, то транзистор открывается, если нет, то закрывается. Открытый диод имеет малое сопротивление, и максимальное падение напряжения на нем составляет около 0.7V. Поэтому практически все напряжение B1 (если быть точным, то 3.7 — 0.7 = 3V) оказывается приложенным к резистору R1. Этот резистор играет роль ограничителя входного тока биполярного транзистора.

У полевого транзистора MOSFET в этом отношении все по-другому. Входной ток определяется главным образом сопротивлением резистора R2, поэтому входной ток очень мал. Практически все входное напряжение оказывается приложенным к R2 и к переходу затвор — исток полевого транзистора. Причина проста: затвор и исток изолированы друг от друга слоем оксида кремния, по сути это конденсатор, поэтому ток через затвор практически не течет.

По этой причине на низких частотах, когда входная емкость не шунтирует источник сигнала, полевой транзистор имеет гораздо большее усиление по мощности в сравнении с биполярным транзистором. И действительно, в нашем примере входная мощность у биполярного транзистора составляет 0.3 мА * 3.7V = 1.11 мВт, а у полевого транзистора входная мощность составит всего лишь 0.00366 мА * 3.7V = 0.0135 мВт, т. е. в 82 раза меньше! Это соотношение могло бы быть еще больше не в пользу биполярного транзистора, если увеличить сопротивление резистора R2.

• Падение напряжения на выходном канале у полевого транзистора намного меньше, чем у биполярного.

Для данного примера падение напряжения коллектор-эмиттер биполярного транзистора составит примерно 0.3V, а у полевого 0.1V и даже меньше. Обычно выходное сопротивление у полевого транзистора намного меньше, чем у биполярного.

В исходном состоянии, когда на затворе относительно истока нулевое положительное напряжение, сопротивление канала определяется количеством неосновных носителей в полупроводнике, и очень велико. Когда к затвору прикладывается положительное напряжение относительно истока, то появляется проводящий ток канал сток-исток. Поэтому MOSFET иногда называют полевым транзистором с индуцированным каналом.

[Структура мощного транзистора MOSFET]

На рис. 1 показан срез структуры N-канального транзистора MOSFET компании Advanced Power Technology (APT). (Здесь рассматриваются MOSFET только N-структуры, как самые популярные.) Положительное напряжение, приложенное от вывода истока (source) к выводу затвора (gate), заставляет электроны притянуться ближе к выводу затвора в области подложки. Если напряжение исток-затвор равно или больше определенного порогового напряжения, достаточного для накапливания нужного количества электронов для достижения инверсии слоя n-типа, то сформируется проводящий канал через подложку (говорят, что канал MOSFET расширен). Электроны могут перетекать в любом направлении через канал между стоком и истоком. Положительный (или прямой) ток стока втекает в сток, в то время как электроны перемещаются от истока к стоку. Прямой ток стока будет заблокирован, как только канал будет выключен, и предоставленное напряжение сток-исток будет прикладываться в обратном направлении к p-n переходу подложка-сток. В N-канальных MOSFET только электроны формируют проводимость, здесь нет никаких не основных носителей заряда. Скорость переключения канала ограничена только длительностью перезаряда паразитных емкостей между электродами MOSFET. Поэтому переключение может быть очень быстрым, приводя к низким потерям при переключении. Этот фактор делает мощные MOSFET такими эффективными для работы на высокой частоте переключения.

Рис. 1. Срез рабочей структуры транзистора MOSFET.

R_DS(on). Основные составляющие, которые входят в сопротивление открытого канала R_DS(on), включают сам канал, JFET (аккумулирующий слой), область дрейфа R_drift, паразитные сопротивления (металлизация, соединительные провода, выводы корпуса). При напряжениях приблизительно выше 150V в сопротивлении открытого канала доминирует область дрейфа. Эффект R_DS(on) относительно невелик на высоковольтных транзисторах MOSFET. Если посмотреть на рис. 2, удвоение тока канала увеличивает R_DS(on) только на 6%.

Рис. 2. Зависимость R_DS(on) от тока через канал.

Температура, с другой стороны, сильно влияет на R_DS(on). Как можно увидеть на рис. 3, сопротивление приблизительно удваивается при возрастании температуры от 25°C до 125°C. Температурный коэффициент R_DS(on) определяется наклоном кривой графика рис. 3, и он всегда положителен для большинства поставщиков транзисторов MOSFET. Большой положительный температурный коэффициент R_DS(on) определяется потерями на соединении I²R, которые увеличиваются с ростом температуры.

Рис. 3. Зависимость R_DS(on) от температуры.

Положительный температурный коэффициент R_DS(on) очень полезен, когда нужно параллельно включать транзисторы MOSFET, поскольку это обеспечивает их температурную стабильность и равномерное распределение рассеиваемой мощности между транзисторами. Этим MOSFET выгодно отличаются от традиционных биполярных транзисторов. Но это не гарантирует, что параллельно соединенные транзисторы будут равномерно распределять между собой общий ток. Это широко распространенное заблуждение [2]. То, что действительно делает MOSFET простыми для параллельного включения — это их относительно малый разброс по параметрам между отдельными экземплярами в пределах серии, в частности по параметру R_DS(on), в комбинации с более безопасными свойствами канала в контексте перегрузки по току, когда благодаря положительному температурному коэффициенту R_DS(on) сопротивление канала растет при повышении температуры.

Для любого заданного размера кристалла R_DS(on) также увеличивается с увеличением допустимого напряжения V_(BR)DSS, как это показано на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость нормализированного R_DS(on) от V_(BR)DSS.

Кривая нормализированного R_DS(on) в зависимости от V_(BR)DSS для Power MOS V и Power MOS 7 MOSFET показывает, что R_DS(on) растет пропорционально квадрату V_(BR)DSS. Эта нелинейная зависимость между R_DS(on) и V_(BR)DSS является побудительным стимулом для исследования технологий с целью уменьшить потери проводимости мощных транзисторов [3].

[Внутренние и паразитные элементы]

JFET. В структуре MOSFET Вы можете представить себе встроенный JFET, как это показано на рис. 1. JFET оказывает значительное влияние на R_DS(on), и является частью нормального функционирования MOSFET.

Внутренний диод на подложке (Intrinsic body diode). Переход p-n между подложкой и стоком формирует внутренний диод, так называемый body diode (см. рис. 1), или паразитный диод. Обратный ток стока не может быть блокирован, потому что подложка замкнута на исток, предоставляя мощный путь для тока через body diode. Расширение канала транзистора (при положительном напряжении на затворе относительно истока) уменьшает потери на прохождение обратного тока стока, потому что электроны проходят через канал в дополнение к электронам и неосновным носителям, проходящим через body diode.

Наличие внутреннего диода на подложке удобно в схемах, для которых требуется путь для обратного тока стока (часто называемого как ток свободного хода), таких как схемах мостов. Для таких схем предлагаются транзисторы FREDFET, имеющие улучшенные восстановительные характеристики (FREDFET это просто торговое имя компании Advanced Power Technology, используемое для выделения серий MOSFET с дополнительными шагами в производстве, направленными на ускорение восстановления intrinsic body diode). В FREDFET нет отдельного диода; это тот же MOSFET intrinsic body diode. Для управления временем жизни неосновных носителей во внутреннем диоде применяется либо облучение электронами (наиболее часто используемый вариант) или легирование платиной, что значительно уменьшает заряд обратно смещенного перехода и время восстановления.

Побочный эффект от обработки FREDFET — повышенный ток утечки, особенно на высоких температурах. Однако, если учесть, что MOSFET имеет очень малый начальный ток утечки, то добавленный через FREDFET ток утечки остается допустимым до температур перехода ниже 150°C. В зависимости от дозы облучения FREDFET может иметь R_DS(on) больше, чем у соответствующего MOSFET. Прямое напряжение для паразитного диода для FREDFET также немного больше. Заряд затвора и скорость переключения у MOSFET и FREDFET идентичны. Поэтому термин MOSFET здесь будет использоваться всегда для обоих типов MOSFET и FREDFET, если специально не оговорено что-то другое.

Скорость восстановления для паразитного диода у MOSFET или даже у FREDFET намного хуже в сравнении со скоростью быстрого дискретного диода. В приложениях, где жесткие рабочие условия с температурой порядка 125°C, потери на включение из-за восстановления из обратного смещения примерно в 5 раз выше, чем у быстрых дискретных диодов. НА это есть 2 причины:

1. Рабочая область паразитного диода совпадает с рабочей областью MOSFET или FREDFET, и рабочая область у дискретного диода для той же функции намного меньше, поэтому у дискретного диода намного меньше заряд восстановления.

2. Паразитный диод MOSFET или даже FREDFET не оптимизирован под обратное восстановление, как это сделано для дискретного диода.

Как и любой стандартный кремниевый диод, у паразитного диода заряд восстановления и время зависит от температуры, di/dt (скорости изменения тока), и величины тока. Прямое напряжение паразитного диода, VSD, уменьшается с ростом температуры по коэффициенту примерно 2.5 mV/°C.

Паразитный биполярный транзистор. Разделенная на слои структура MOSFET также формирует паразитный биполярный транзистор (BJT) структуры NPN, и его включение на является частью нормального функционирования. Если BJT откроется и войдет в насыщение, то это может вызвать самоблокировку, при которой MOSFET не может быть выключен кроме как через внешний разрыв цепи тока стока. Высокая мощность рассеивания (например, при возникновении сквозного тока в плече моста) при самоблокировке может вывести MOSFET из строя.

База паразитного BJT замкнута на исток, чтобы предотвратить самоблокировку, и потому что напряжение пробоя (breakdown voltage) было бы значительно уменьшено (для того же самого значения R_DS(on)), если бы база была оставлена плавающей. Существует теоретическая возможность самоблокировки при очень большой скорости dv/dt в момент выключения. Однако для современных стандартных мощных транзисторов очень трудно создать схему, где будет достигнута такое высокое dv/dt.

Есть риск включения паразитного BJT, если внутренний диод проводит, и затем выключается с чрезмерно высоким изменением dv/dt. Мощная коммутация dv/dt вызывает высокую плотность неосновных носителей заряда (положительные носители, или дырки) в подложке, что может создать напряжение на подложке, достаточное для включения паразитного BJT. По этой причине в даташите указано ограничение пиковой коммутации (восстановление встроенного диода) dv/dt. Пиковая коммутация dv/dt для FREDFET выше в сравнении с MOSFET, потому что у FREDFET снижено время жизни неосновных носителей заряда.

[На что влияет температура]

Скорость переключения. Температура практически не влияет на скорость переключения и потери, потому что (паразитные) емкости мало зависят от температуры. Однако ток обратного восстановления в диоде увеличивается с температурой, так что температурные эффекты внешнего диода (это может быть дискретный диод, или внутренний диод в MOSFET или FREDFET) влияют на потери включения мощных схем.

Пороговое напряжение, или напряжение отсечки (Threshold voltage). Напряжение отсечки затвора, обозначаемое как VGS(th), является важным стандартным параметром. Оно говорит, насколько много миллиампер через сток будет течь при пороговом напряжении на затворе, когда транзистор в основном выключен, но находится на пороге включения. У напряжения отсечки есть отрицательный температурный коэффициент; это означает, что напряжение отсечки уменьшается с ростом температуры. Температурный коэффициент влияет на время задержки включения и выключения, и следовательно влияет на выбор «мертвого времени» в мостовых схемах.

Переходная характеристика (Transfer characteristic). На рис. 5 показана переходная характеристика MOSFET-транзистора APT50M75B2LL.

Рис. 5. Пример переходной характеристики MOSFET.

Переходная характеристика зависит как от температуры, так и от тока стока. На рис. 5 при токе ниже 100 A напряжение затвор-исток имеет отрицательный температурный коэффициент (при заданном токе стока уменьшается напряжение затвор-исток при повышении температуры). При токе выше 100 A температурный коэффициент становится положительным. Температурный коэффициент напряжения затвор-исток и ток стока в том месте, где коэффициент меняет знак, важен для проектирования работы схем в линейном режиме [4].

Напряжение пробоя (Breakdown voltage). Напряжение пробоя имеет положительный температурный коэффициент, этот будет обсуждаться в секции Walkthrough.

Устойчивость к перегрузке по току (Short circuit capability). Возможность противостояния коротким замыканиям не всегда встречается в даташите. Причина понятна — MOSFET стандартной мощности не подходят для устойчивой работы в режиме перегрузки по току в сравнению с IGBT или другими транзисторами, работающими с высокой плотностью тока. Само собой разумеется, что MOSFET и FREDFET (в некотором смысле) устойчивы к перегрузке по току.

[Обзор параметров даташита. Максимальные предельные значения]

Назначение даташитов, предоставляемых APT, состоит в предоставлении соответствующей информации, которая полезна и удобна для выбора подходящего устройства в конкретном приложении. Предоставляются графики, чтобы можно было экстраполировать от одного набора рабочих условий к другому. Следует отметить, что графики предоставляют типичную производительность, но не минимумы или максимумы. Производительность также зависит кое в чем от схемы; различные тестовые схемы приведут к отличающимся результатам.

V_DSS, напряжение сток-исток. Это оценка максимального напряжения сток-исток не вызывая лавинного пробоя (avalanche breakdown) с затвором, замкнутым на исток при температуре 25°C. В зависимости от температуры напряжение лавинного пробоя могло бы быть фактически меньше, чем параметр V_DSS. См. описание V_(BR)DSS в разделе «Статические электрические характеристики».

V_GS, напряжение затвор-исток. Это предельное напряжение между выводами затвора и истока. Назначение этого параметра — предотвратить повреждение изолирующего оксидного слоя затвора (например, от статического электричества). Фактическая устойчивость оксидной пленки затвора намного выше, чем заявленный параметр V_GS, но он варьируется в зависимости от производственных процессов, так что если укладываться в предел V_GS, то это гарантирует надежную работу приложения.

I_D, непрерывный ток стока. I_D определяет максимальный уровень продолжающегося постоянного тока, когда транзистор выходит из строя при максимальной температуре перехода T_J(max), для случая 25°C, и иногда для более высокой температуры. Он основан на термосопротивлении между корпусом и переходом RӨJC, и для случая температуры T_C может быть вычислен по формуле:

Это выражение просто говорит о том, какая максимальная мощность может рассеиваться

при максимальной генерируемой теплоте из-за потерь в соединении I²_D X R_DS(on)@T_J(max), где R_DS(on)@T_{J (max)} сопротивление открытого канала при максимальной температуре перехода. Отсюда можно вывести I_D:

Обратите внимание, что в I_D не входят никакие потери на переключение, и случай с температурой 25°C на практике встречается редко. По этой причине в приложениях, где MOSFET часто переключается, фактический коммутируемый ток обычно меньше половины I_D @ TC = 25°C; обычно между 1/4 до 1/3.

Зависимость I_D от T_C. Этот график просто отражает формулу 2 для диапазона температур. Здесь также не учтены потери на переключение. На рис. 6 приведен пример такого графика. Обратите внимание, что в некоторых случаях выводы корпуса транзистора ограничивают максимально допустимый продолжительный ток (переключаемый ток может быть больше): 100 A для корпусов TO-247 и TO-264, 75 A для TO-220 и 220 A для SOT-227.

Рис. 6. Максимальный ток стока в зависимости от температуры.

I_DM, импульсный ток стока. Этот параметр показывает, какой импульс тока может выдержать устройство. Этот ток может значительно превышать максимально допустимый постоянный ток. Назначение этого параметра IDM состоит в том, чтобы удержать рабочий омический регион в пределе выходных характеристик. Посмотрите на рис. 7:

Рис. 7. Выходная характеристика MOSFET.

На этом графике есть максимальный ток стока для соответствующего напряжения затвор-исток, когда транзистор MOSFET открыт. Если рабочая точка при данном напряжении затвор-исток переходит выше омического региона «колена» рис. 7, то любое дальнейшее увеличение тока через сток приведет к значительному увеличению напряжения сток-исток (транзистор переходит из режима насыщения в линейный режим) и последующей потере проводимости. Если мощность рассеивания станет слишком велика, и это будет продолжаться довольно долго, то устройство может выйти из строя. Параметр I_DM нужен для того, чтобы установить рабочую точку ниже «колена» для типичных применений транзистора в ключевом режиме.

Нужно ограничить плотность тока, чтобы предотвратить опасный нагрев, что иначе может привести к необратимому перегоранию MOSFET.

Чтобы избежать проблем с превышением тока через соединительные провода иногда применяют плавкие предохранители. В случае перегрузки по току выгорят именно они вместо транзистора.

Относительно температурных ограничений на I_DM, рост температуры зависит от длительности импульса тока, интервала времени между импульсами, интенсивности рассеивания тепла, сопротивления открытого канала R_DS(on), а также и от формы и амплитуды импульса тока. Если просто удержаться в пределах I_DM, то это еще не означает, что температура перехода не будет превышена. См. обсуждение переходного теплового сопротивления в разделе «Температурные и механические характеристики», чтобы узнать способ оценки температуры перехода во время импульса тока.

P_D, общая мощность рассеивания. Этот параметр определяет максимальную мощность, которую может рассеивать устройство, и он основан на максимально допустимой температуре перехода и термосопротивлении R_ӨJC для случая температуры 25°C.

Линейный коэффициент снижения мощности это просто инверсия R_ӨJC.

T_J, T_STG: рабочий и складской диапазон температур перехода. Этот параметр ограничивает допустимую температуру кристалла устройства во время работы и во время хранения. Установленные пределы гарантируют, что будут соблюдены гарантийные эксплуатационные сроки устройства. Работа в пределах этого диапазона может значительно увеличить срок службы.

E_AS, лавинная энергия одиночного импульса. Если импульс напряжения (возникающий обычно из-за утечки и случайной индуктивности) не превышает напряжение пробоя, то не будет лавинного пробоя устройства, так что нет необходимости рассеивать энергию пробоя. Параметр максимальной лавинной энергии оценивает устройство в плане рассеивания мощности режима лавинного пробоя при переходных процессах с повышенным напряжением.

Все устройства, которые оценены по лавинной энергии, имеют параметр E_AS. Лавинная энергия связана с параметром разблокированного индуктивного переключения (unclamped inductive switching, UIS). E_AS показывает, сколько лавинной энергии устройство может поглотить. Условия для схемы тестирования Вы можете найти в документации по ссылкам, и E_AS вычисляется по формуле:

Здесь L величина индуктивности, из которой поступает импульс тока i_D, случайно поступающий в на закрытый переход транзистора через сток при тесте. Индуцируемое напряжение превышает напряжение пробоя MOSFET, что вызывает лавинный пробой. Лавинный пробой позволяет импульсу тока от индуктивности течь через MOSFET, даже если он закрыт. Энергия, запасенная в индуктивности, аналогична энергии, сохраненной в утечке и/или случайной индуктивности, и она должна быть рассеяна в MOSFET.

Когда транзисторы MOSFET соединены параллельно, это совершенно не означает, что у них одинаковое напряжение пробоя. Обычно пробьется только один транзистор, и только на него поступит вся энергия тока лавинного пробоя.

E_AR, повторная лавинная энергия. Этот параметр стал «промышленным стандартом», но он не имеет смысла без информации о частоте, других потерях и эффективности охлаждения. Рассеивание тепла (охлаждение) часто ограничивает значение повторной рассеиваемой энергии. Также трудно предсказать, сколько энергии находится в лавинном событии. То, о чем говорит E_AR в действительности, означает, что устройство может выдерживать повторяющиеся лавинные пробои без какого-либо ограничения по частоте, если устройство не перегрето, что в принципе верно для любого устройства, которое может испытать лавинный пробой. Во время анализа проекта хорошей практикой является измерение температуры устройства или его радиатора во время работы — чтобы увидеть, что MOSFET не перегрет, особенно если возможны условия лавинного пробоя.

I_AR, ток лавинного пробоя. Для некоторых устройств, которые могут выйти из строя во время лавинного пробоя, этот параметр дает лимит на максимальный ток пробоя. Так что это как бы «точный отпечаток» спецификаций лавинной энергии, показывающий реальные возможности устройства.

[Статические электрические характеристики]

V_(BR)DSS, Drain-source breakdown voltage, напряжение пробоя сток-исток. Параметр V_(BR)DSS (иногда его называют BV_DSS) определяет максимальное напряжение сток-исток, при котором через канал сток-исток будет течь ток не больше допустимого при заданной температуре и нулевом напряжении между затвором и истоком. Фактически этот параметр соответствует напряжению лавинного пробоя канала сток-исток закрытого транзистора.

Как показано на рис. 8, у параметра V_(BR)DSS есть положительный температурный коэффициент. Таким образом, MOSFET может выдержать больше напряжение, если он нагрет, по сравнению с холодным состоянием. Фактически в охлажденном состоянии V_(BR)DSS будет меньше, чем предельно допустимое напряжение сток-исток V_DSS, указанное для температуры 25°C. В примере, показанном на рис. 8 при -50°C, напряжение V_(BR)DSS будет составлять 90% от максимально допустимого V_DSS, указанного для температуры 25°C.

Рис. 8. Нормализованная зависимость напряжения пробоя от температуры.

V_GS(th), Gate threshold voltage, напряжение отсечки затвора. Это пороговое напряжение затвор-исток, при превышении которого транзистор начнет открываться. Т. е. при напряжении на затворе выше V_GS(th) транзистор MOSFET начинает проводить ток через канал сток-исток. Для параметра V_GS(th) также указываются условия проверки (ток стока, напряжение сток-исток и температура кристалла). Все транзисторы MOSFET допускают некоторый разброс порогового напряжения отсечки затвора от устройства к устройству, что вполне нормально. Таким образом, для V_GS(th) указывается диапазон (минимум и максимум), в который должны попасть все устройства указанного типа. Как уже обсуждалось ранее в разделе «На что влияет температура», V_GS(th) имеет отрицательный температурный коэффициент. Это значит, что с увеличением нагрева MOSFET откроется при более низком напряжении затвор-исток.

R_DS(on), ON resistance, сопротивление в открытом состоянии. Этот параметр определяет сопротивление открытого канала сток-исток при указанном токе (обычно половина от тока I_D), напряжении затвор-исток (обычно 10V) и температуре 25°C, если не указано что-либо другое.

I_DSS, Zero gate voltage drain current, ток утечки канала. Это ток, который может течь через закрытый канал сток-исток, когда напряжение на затвор-исток равно нулю. Поскольку ток утечки увеличивается с температурой, то I_DSS указывается для комнатной температуры и для нагретого состояния. Потери мощности из-за тока утечки I_DSS через канал сток-исток обычно незначительны.

I_GSS, Gate-source leakage current, ток утечки затвора. Это ток, который может через затвор при указанном напряжении затвор-исток.

[Динамические характеристики]

Рис. 9 показывает месторасположения внутренних емкостей транзистора MOSFET. Величина этих емкостей определяется структурой MOSFET, используемыми материалами и приложенными напряжениями. Эти емкости не зависят от температуры, так что температура не влияет на скорость переключения MOSFET (за исключением незначительного эффекта, связанного с пороговым напряжением, которое зависит от температуры).

Рис. 9. Паразитные емкости транзистора MOSFET в структуре кристалла.

Емкости C_gs и C_gd меняются в зависимости от приложенного к ним напряжений, потому что они затрагивают обедненные слои в устройстве [8]. Однако на C_gs намного меньше меняется напряжение в сравнении с C_gd, так что емкость C_gs изменяется меньше. Изменение C_gd при изменении напряжения сток-затвор может быть больше, потому что напряжение может меняться в 100 раз или больше.

На рис. 10 показаны внутренние емкости MOSFET с точки зрения схемотехники. Емкости затвор-сток и затвор-исток могут повлиять на схему управления, и вызвать нежелательные эффекты при быстрых переключениях в мостовых схемах.

Рис. 10. Паразитные емкости транзистора MOSFET в рабочей схеме.

Если кратко, то чем меньше C_gd, тем будет меньше влияние на схему управления при перепаде напряжения при включении транзистора. Также емкости C_gs и C_gd формируют емкостный делитель напряжения, и при большом соотношении C_gs к C_gd желательно защитить схему управления от паразитных помех от перепадов напряжения, возникающих при переключении. Это соотношение, умноженное на пороговое напряжение, определяет качество защиты схемы управления от переключений в выходной цепи, и силовые транзисторы MOSFET компании APT лидируют в индустрии по этому показателю.

C_iss, Input capacitance, входная емкость. Это емкости, измеренная между выводами затвора истока, когда по переменному напряжению сток замкнут на исток. C_iss состоит из параллельно соединенных емкостей C_gd (емкость затвор-сток) и C_gs (емкость затвор-исток):

Входная емкость должна быть заряжена до порогового напряжения перед тем, как транзистор начнет открываться, и разряжена до напряжения общего провода перед тем, как транзистор выключится. Таким образом, сопротивление управляющей схемы и емкость Ciss образуют интегрирующую цепь, которая напрямую влияет на задержки включения и выключения.

C_oss — Output capacitance, выходная емкость. Это емкость, измеренная между стоком и истоком, когда затвор замкнут по переменному току на сток. Coss состоит из параллельно соединенных емкостей C_ds (емкость сток-исток) и C_gd (емкость затвор-сток):

Для приложений с мягким переключением параметр C_oss важен, потому что влияет на резонанс схемы.

C_rss, Reverse transfer capacitance, обратная переходная емкость. Это емкость, измеренная между стоком и затвором, когда исток соединен с землей. Обратная переходная емкость эквивалентна емкости затвор-сток.

Обратная переходная емкость часто упоминается как емкость Миллера. Это один из главных параметров, влияющих на время нарастания и спада напряжения во время переключения. Он также влияет на эффекты времени задержки выключения.

На рис. 11 показан пример зависимости типичных значений емкости от напряжения сток-исток.

Рис. 11. Зависимость емкости от напряжения.

Емкости уменьшаются при увеличении напряжения сток-исток, особенно это влияет на выходную и обратную переходную емкости.

Q_gs, Q_gd и Q_g, Gate charge, заряд затвора. Значения заряда отражают заряд, сохраненный на внутренних емкостях, описанных ранее. Заряд затвора используется для разработки схемы управления, поскольку нужно учитывать изменения емкости при изменении напряжения на переходах переключения [9, 10].

На рис. 12 показано, что Q_gs заряжается от начала координат до первого перегиба и далее заряжается до второго перегиба кривой (этот заряд известен как заряд Миллера), и Q_g является зарядом от начала координат до точки, где V_GS равно указанному управляющему напряжению затвора.

Рис. 12. V_GS как функция заряда затвора.

Заряд затвора незначительно изменяется с током стока и напряжением сток-исток, но не зависит от температуры. Для этого параметра указываются условия тестирования. График заряда затвора, обычно приведенный в даташите, показывает кривые заряда затвора для фиксированного тока стока и различных напряжений сток-исток. Напряжение горизонтального участка V_GS(pl), «плато», показанное на рис. 12, незначительно увеличивается с ростом тока (и соответственно уменьшается при снижении тока). Напряжение также имеет прямо пропорциональную зависимость от порогового напряжения, так что изменения порогового напряжения коррелирует и изменением напряжения плато.

[Резистивные параметры времени переключения (данные resistive switching)]

Эти параметры имеются в даташите по чисто историческим причинам.

t_d(on), Turn-on delay time, время задержки включения. Это время от момента, когда напряжение затвор-исток на 10% превысит напряжение отсечки затвора до момента времени, когда ток стока вырастет больше 10% от указанного выходного тока. Это показывает задержку начала поступления тока в нагрузку.

t_d(off), Turn-off delay Time, время задержки выключения. Это время от момента, когда напряжение затвор-исток упадет ниже 90% напряжения отсечки затвора до момента, когда ток стока упадет ниже 90% от указанного выходного тока. Это показывает задержку отключения тока в нагрузке.

t_r, Rise time, время нарастания. Это время, за которое ток стока вырастет от 10% до 90% (значение тока указывается).

t_f, Fall time, время спада. Это время, за которое ток стока спадет от 90% до 10% (значение тока указывается).

[Энергии переключения в индуктивностях]

Из-за того, что данные resistive switching трудно использовать для предсказания потерь на переключение в реальных рабочих условиях мощных преобразователей, компания Advanced Power Technology включает во многие даташиты транзисторов MOSFET и FREDFET данные энергии переключения в индуктивностях. Это предоставляет разработчику ключевых блоков питания удобный способ сравнения быстродействия транзисторов MOSFET или FREDFET с другими транзисторами, даже если они выполнены по другой технологии наподобие IGBT. Поэтому можно использовать для разработки самый подходящий по качеству мощный транзистор.

На рис. 13 показана схема тестирования переключения транзистора с учетом потерь в индуктивностях. Это импульсный тест, где применяется очень короткий по длительности цикл открытого состояния транзистора, так что энергия, запасенная в индуктивности, успеет рассеяться намного раньше поступления последующих импульсов, и саморазогрев можно не учитывать. Температура транзистора и фиксирующего диода во время теста регулируется принудительно от внешнего термостата.

Рис. 13. Схема тестирования потерь на индуктивности.

В таблице динамических характеристик указываются следующие условия тестирования: VDD на рис. 13, ток теста, напряжение управления для затвора, сопротивление затвора и температура кристалла. Обратите внимание, то сопротивление затвора может включать сопротивление выхода микросхемы драйвера. Поскольку время переключения и энергии меняются с температурой (главным образом из-за диода в тестовой схеме), то данные предоставляются как для комнатной температуры, так и для разогретого состояния диода и тестируемого транзистора. Также предоставляется график зависимости между временем переключения и энергиями тока стока, и сопротивлением затвора. Определения времени задержки (включения) и времени нарастания и спада тока совпадают с аналогичными временами для данных resistive switching.

Фактические формы сигнала при переключениях используются в даташите для определения различных измеренных параметров. Рис. 14 показывает форму сигнала включения и определения, связанные с ним. Энергия переключения может быть масштабирована напрямую для изменений между напряжением в приложении и энергией при тестовом напряжении, указанном в даташите. Так что, к примеру, если тесты в даташите были проведены при напряжении 330V, и в приложении применяется напряжение 400, то для масштабирования нужно просто умножить энергию переключения из даташита на коэффициент 400/330.

Рис. 14. Формы сигналов включения и соответствующие определения.

Времена переключения и энергии очень зависят от других компонентов и случайных (паразитных) индуктивностей в схеме. Диод сильно влияет на энергию включения. Паразитная индуктивность, включенная последовательно с истоком, является частью пути возвратного управляющего тока, и поэтому значительно влияет на времена переключения и энергии. Таким образом, время переключения и значения энергии, представленные в даташите, могут отличаться от того, что наблюдается в реальном приложении силового узла блока питания или ключа управления мотором.

E_on, Turn-on switching energy with diode, энергия включения с диодом. Это зафиксированная индуктивная энергия включения, которая включает индуктивный коммутирующий реверсивный ток восстановления диода в тестируемом транзисторе, и она учитывает потери при включении. Обратите внимание, что транзисторы FREDFET в схемах мостов получают жесткие условия переключения, где паразитный диод сложно коммутируется, и энергия включения примерно в 5 раз выше, чем если бы использовался дискретный диод с быстрым восстановлением, наподобие того как показано в схеме рис. 13.

Энергия включения является интегралом результата от тока стока и напряжения сток-исток на интервале от момента, когда ток стока вырастет больше 5% или 10% от тестового тока, то момента, когда напряжение спадет ниже 5% от тестового напряжения, как это показано на рис. 14.

E_off, Turn-off switching energy, энергия выключения. Это параметр, характеризующий фиксацию потерь на индуктивности при выключении. На рис. 13 показана схема тестирования, и рис. 15 показывает форму сигнала и определения. E_off является интегралом результата от тока стока и напряжением сток-исток на интервале времени от момента, когда напряжение затвор-исток упадет ниже 90% до момента, когда ток стока станет нулевым. Это соответствует измерениям энергии выключения по JEDEC-стандарту 24-1.

Рис. 15. Формы сигналов выключения и соответствующие определения.

[Температурные и механические характеристики]

R_ƟJC, Junction to case thermal resistance, тепловое сопротивления между подложкой и корпусом. Этот параметр характеризует эффективность передачи тепла от кристалла к внешнему корпусу транзистора. Выделяющееся тепло является результатом потерь мощности в самом транзисторе. Обратите внимание, что тесты компании APT показывают температуры пластмассы, совпадающую с металлической частью корпуса дискретного компонента.

Максимальное значение R_ƟJC включает допуск, учитывающий погрешности изменения для обычного процесса производства. Из-за улучшений производственного процесса в индустрии есть тенденция сокращения разницы между максимальным значением R_ƟJC и его реальным значением.

Z_ƟJC, Junction to case transient thermal impedance, переходной термический импеданс между подложкой и корпусом. Этот параметр учитывает теплоемкость устройства, так что он может использоваться для оценки мгновенных температур из-за потерь мощности.

В условиях проведения теста на термоимпеданс на тестируемый транзистор прикладываются импульсы мощности различной длительности, и при этом ждут спада температуры между каждым импульсом. Это дает измерение переходного термосопротивления для «одиночного импульса». Из этого строится модель резистор-емкость (RC) по кривой изменения температуры. Рис. 16 показывает такую RC-модель переходного термосопротивления. Некоторые даташиты могут показывать конденсаторы и резисторы, включенные параллельно, но это будет ошибкой. Конденсаторы «заземлены», как это показано на рис 16, и значения компонента остаются такими же. Нет никакого физического значения для промежуточных узлов в модели. Разное количество пар резистор-конденсатор используется просто для того, чтобы создать хорошую подгонку к фактическим измененным данным термосопротивления.

Рис. 16. RC-модель переходного термосопротивления.

Чтобы симулировать возрастание температуры с помощью RC-модели, Вы прикладываете источник тока с магнитудой, соответствующей рассеиваемой мощности в MOSFET. Таким образом, Вы можете использовать систему PSPICE или другой программный симулятор электронных схем, чтобы применить ввод произвольных потерь мощности. Из этого Вы можете оценить повышение температуры участка подложка-корпус как напряжение на ступеньках лестницы, установив ZEXT в ноль, как это показано на рис. 16. Вы можете расширить модель, чтобы включить теплоотвод, добавив дополнительные конденсаторы и/или резисторы.

Переходное термосопротивление в виде семейства кривых, опубликованное в даташите, это просто симуляция прямоугольного импульса, основанная на RC-модели термосопротивления. Рис. 17 показывает пример. Вы можете использовать семейство кривых для оценки пикового нарастания температуры для прямоугольных импульсов мощности, которые являются обычными в источниках питания. Однако из за того, что минимальная длительность импульса 10 мкс, график имеет значение только для частот ниже 100 кГц. На более высоких частотах Вы будете просто использовать термосопротивление R_ƟJC.

Рис. 17. Семейство кривых термосопротивления.

[Пример анализа даташита]

Предположим, что в реальном приложении ключевого блока питания Вы хотите применить жесткое переключение тока 15A на частоте 200 кГц при напряжении 400V, при средней скважности 35%. Напряжение управления затвора 15V, и сопротивление цепи управления затвора составляет 15Ω для включения и 5Ω для выключения. Также предположим, что Вы хотите позволить максимальную температуру перехода 112°C, с удержанием температуры корпуса транзистора 75°C. С транзистором, рассчитанным на 500V, есть запас только в 100V между напряжением в приложении и V_DSS. С учетом скачков напряжения на шине питания 400V узкий запас по напряжению все равно достаточен, потому что у транзистора MOSFET есть эффект лавинного пробоя, который дает «безопасную цепь». Это конфигурация с продолжительной проводимостью, так что быстро восстанавливающийся диод FREDFET не нужен, MOSFET будет работать достаточно хорошо. Такой транзистор Вам следует выбрать?

Поскольку это приложение с довольно высокой частотой переключения, то лучшим выбором будет серия Power MOS 7. Посмотрим на транзистор APT50M75B2LL. Его расчетный ток 57A, что больше чем в 3 раза переключаемого тока — хорошая стартовая точка, учитывая высокую частоту и жесткое переключение. Давайте оценим потери проводимости, потери переключения, и посмотрим, будет ли тепло рассеиваться достаточно быстро. Общая мощность, которую можно рассеять:

При 112°C сопротивление R_DS(on) примерно в 1.8 раз больше, чем при комнатной температуре (см. рис. 3). Так что потери на проводимость составят:

Pconduction = (1.8*0.075Ω * 15A) * 15A = 30.4 Вт

Для оценки потерь на включение мы можем посмотреть на график зависимости потерь переключения от тока при температуре 125°C, показанный на рис. 18. Даже при том, что наше приложение требует максимальную температуру перехода 112°C, этот график будет достаточно точен, потому что энергия переключения MOSFET не чувствительна к температуре, за исключением изменений температуры, связанных с диодом в схеме. Поэтому не будет больших изменений при переходе от 112°C к 125°C. В любом случае, наша оценка будет консервативной.

Рис. 18. Индуктивные потери переключения.

По рис. 18 на токе 15A значение E_on будет около 300 μJ, и E_off около 100 μJ. Значения были измерены при 330V, а в нашем приложении на шине питания 400V. Так что мы можем просто сделать масштабирование энергий переключения по напряжению:

Данные на рис. 18 были также измерены при сопротивлении затвора 5Ω, и мы будем использовать 15Ω при включении. Поэтому мы можем использовать график зависимости энергии переключения от данных сопротивления затвора, показанный на рис. 19, чтобы снова сделать масштабирование энергии.

Рис. 19. Зависимость энергии переключения от сопротивления затвора.

Даже при том, что тестовый ток на рис. 19 больше, чем в нашем приложении, разумно учесть соотношение в изменении энергии переключения между рис. 19 и нашим случаем. От 5Ω до 15Ω значение E_on поменяется с коэффициентом около 1.2 (1500μJ / 1250μJ, см. рис. 19). Применим это с данным, скорректированным по напряжению, которые мы видим на рис. 18, и получим E_on = 1.2*364μJ = 437μJ.

Потери на переключение составят:

Pswitch = fswitch — ( Eon + Eoff) = 200kHz — (437μJ +121μJ) = 112 Вт

Pconduction + Pswitch = 142.4 Вт, что дает возможность сохранить температуру перехода ниже 112°C в случае корпуса, охлажденного до 75°C. Так что APT50M70B2LL будет удовлетворять требованиям этого примера применения. Такая же техника может использоваться для менее мощных транзисторов MOSFET. На практике потери часто больше всего бывают на переключении. Чтобы поместить транзистор на радиатор и поддерживать температуру корпуса 75°C вероятно потребуется керамическая прокладка (для электрической изоляции) между корпусом и теплоемким радиатором. Преимущество MOSFET состоит в том, что могут применяться демпферы и/или техники резонанса для уменьшения потерь на переключение, причем с транзисторами MOSFET не нужно беспокоиться о влиянии на переключение эффектов зависимости от напряжения или температуры.

[UPD160207. Figure-of-merit]

Для оценки транзисторов FET применяют так называемый показатель качества, Figure of merit (FOM) [11]. Он учитывает одновременно потери на включенном транзисторе и потери на переключение. Обычно FOM вычисляется как произведение сопротивления канала сток-исток открытого транзистора R_(DS)ON на заряд затвора Q_G. Q_G это заряд, который надо поместить на затвор транзистора MOSFET, чтобы он полностью открылся. С точки зрения рационального дизайна трудно одновременно снизить оба параметра, так что они хороши для оценки качества разработки ключа на полевом транзисторе.

Конечно, сравнение имеет смысл делать только в неком стандартном наборе условий. Это означает, что не только напряжение между затвором и истоком V_GS поставляет заряд, также и напряжение сток-исток V_DS влияет на сопротивление R(DS). (Это означает, что не просто канал полностью открыт, а то, что сопротивление R(DS) изменяется вверх и вниз. ) Усложненный анализ учитывает, что R_(DS)ON немного меняется с током стока, так что при сравнении переключающихся транзисторов рабочий ток стока I_D также должен быть определен.

Иногда Вы увидите незначительно отличающийся показатель качества FOM: FOMSW, который будет произведением от which R_(DS)ON и Q. Он характеризует заряд переключения, который немного меньше Q_G.

[Ссылки]

1. Power MOSFET tutorial site:eetimes.com.
2. R. Severns, E. Oxner; «Parallel Operation of Power MOSFETs», technical article TA 84-5, Siliconix Inc.
3. J. Dodge; «Latest Technology PT IGBTs vs. Power MOSFETs», application note, Advanced Power Technology.
4. R. Frey, D. Grafham — APT, T. Mackewicz — TDIDynaload; «New 500V Linear MOSFETs for a 120 kW Active Load», application note APT0002, Advanced Power Technology.
5. Реле и транзисторы: как они работают в качестве электронных переключателей.
6. JFET site:wikipedia.org.
7. Bipolar junction transistor site:wikipedia.org.
8. N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins; «Power Electronics » Converters Applications, and Design», text book published by Wiley.
9. K. Dierberger, «Gate Drive Design for Large Die MOSFETs», application note APT9302, Advanced Power Technology.
10. R. McArthur, «Making Use of Gate Charge Information in MOSFET and IGBT Datasheets», application note APT0103, Advanced Power Technology.
11. Оценка качества транзисторов MOSFET.

5 Биполярные транзисторы — СтудИзба

Лекция 4. Биполярные транзисторы

Устройство и принцип действия биполярного транзистора. Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих между собой jD-n-перехода. Технология изготовления биполярных транзисторов может быть различной — сплавление, диффузия, эпитаксия, — что в значительной мере определяет характеристики прибора. -n-транзистора (а), его схематическое изображение (б) и схема замещения (в) Устройство />-/г-/>-транзистора (г), его схематическое изображение (д) и схема замещения (е)

электрод базы располагается ближе к эмиттеру, а ширина базы зависит от частотного диапазона транзистора и с повышением частоты уменьшается. В зависимости от полярности напряжений, приложенных к электродам транзистора, различают следущие режимы его работы: линейный (усилительный), насыщения, отсечки и инверсный.

В линейном режиме работы транзистора эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. В режиме насыщения оба перехода смещены в прямом направлении, а в режиме отсечки — в обратном. И, наконец, в инверсном режиме коллекторный переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный — в обратном Кроме рассмотренных режимов возможен еще один режим, который является не рабочим, а аварийным — это режим пробоя.

Работа транзистора основана на управлении токами электродов в зависимости от приложенных к его переходам напряжений В линейном режиме, когда переход база-эмиттер открыт благодаря приложенному к нему напряжению E^Us,, через него протекает ток базы ц Протекание тока базы приводит к ин-жекции зарядов из области коллектора в область базы, причем ток коллектора определяется как i^Bi», где В — коэффициент передачи тока базы. Лкбо). Выходные вольт-амперные характеристики транзистора приведены на рис. 4.2 а. Линейная область на этих характеристиках отмечена штриховой линией. Транзистор будет находиться в линейной области, если напряжение на коллекторе достаточно большое и выходит за границу штриховой линии.

Отметим некоторые особенности характеристик транзистора в линейной области. Во-первых, приращение тока коллектора пропорционально изменению тока базы. Во-вторых, ток коллектора почти не зависит от напряжения на коллекторе (в соответствии с уравнением (4.1) такой зависимости вообще нет). В-третьих, напряжение на базе не зависит от напряжения на коллекторе и слабо зависит

Рис. 4.2. Выходные характеристики биполярного транзистора (а) и его входная характеристика (б) оттока базь1. Из сказанного следует, что в линейном режиме транзистор для малых приращений тока базы можно заменить источником тока коллектора, управляемого током базы. При этом, если пренебречь падением напряжения между базой и эмиттером, то можно считать этот переход коротким замыканием. В результате для линейного режима можно использовать простейшую модель транзистора, приведенную на рис. 4.3 а.

Пользуясь этой моделью, можно легко рассчитать коэффициент усиления каскада, изображенного на рис. 4.3 6. Заменяя транзистор его моделью, получим эквивалентную схему, изображенную на рис. 4.3 в. Для этой схемы находим

откуда

«U «

Если необходимо сделать расчет более точным, то модель транзистора можно усложнить введением других параметров, которые не учитывались при составлении схемы, изображенной на рис. 4.3 а. Уточненная схема замещения биполярного транзистора приведена на рис. 4.4. Этой схеме замещения соответствуют уравнения, которые называются уравнениями транзистора в Я-параметрах

Физический смысл параметров, приведенных в системе уравнений (4.4), можно легко установить, если воспользоваться режимами холостого хода на входе

Рис. кбо На вольт-амперных характеристиках транзистора, приведенных на рис. 4.2 а, режиму отсечки соответствует горизонтальная линия при г’8=0.

В справочных данных на транзисторы для режима отсечки обычно приводится обратный ток коллектор — эмиттер /„я при заданном напряжении на коллекторе и при заданном сопротивлении R, включенном между базой и эмиттером. Таким образом, два ключевых режима транзистора — режимы насыщения и отсечки — позволяют использовать транзистор как замкнутый или разомкнутый ключ S. Остальные элементы на схемах замещения, приведенных на рис. 4.5, соответствуют неидеальности транзисторного ключа.

Транзисторные ключи находят широкое применение в различных электронных устройствах: измерительных усилителях для коммутации сигналов, в силовых преобразователях частоты и др. Во всех этих применениях транзистор попеременно переводится из режима насыщения в режим отсечки и обратно. В связи с этим очень важным является скорость переключения такого ключа, которая обычно характеризуется временем переключения или максимальной частотой коммутации. лин)

Наиболее часто инверсный режим транзистора используется в двунаправленных ключах. В этом случае транзистор делается симметричным и его усиление практически не изменяется при замене коллектора и эмиттера. В таких транзисторах области коллектора и эмиттера имеют одинаковые свойства и геометрические размеры, поэтому любая из них может работать как эмиттер или коллектор. Для симметричных транзисторов характеристики в инверсном режиме подобны характеристикам в линейном режиме.

Динамические характеристики биполярного транзистора. Динамические характеристики транзистора по-разному описывают его поведение в линейном или ключевом режимах. Для ключевых режимов очень важным является время переключения транзистора из одного состояния в другое. В то же время для усилительного режима транзистора более важными являются его свойства, которые показывают возможность транзистора усиливать сигналы различных частот

Процессы включения и выключения транзисторного ключа показаны на рис. 4.6 При включении транзистора (рис. 4.6 а) в его базу подается прямоугольный импульс тока с крутым фронтоном Ток коллектора достигает установившегося значения не сразу после подачи тока в базу. Имеется некоторое время задержки ?зад> спустя которое появляется ток в коллекторе. Затем ток в коллекторе плавно нарастает и после времени /дар достигает установившегося значения /к „кл> таким образом

где 1акл — время включения транзистора.

Рис 4 б Процессы при включении транзистора (а) и выключении (б)

При выключении транзистора на его базу подается обратное напряжение, i результате чего ток базы меняет свое направление и становится равным /g „ых Покг происходит рассасывание неосновных носителей заряда в базе, этот ток не меняе1 своего значения. Это время называется временем рассасывания ?рас. После окончания процесса рассасывания происходит спад тока базы, который продолжается i течение времени ten— Таким образом, время выключения транзистора равно

Следует особо отметить, что при выключении транзистора, несмотря на изменение направления тока базы, транзистор в течение времени ?p„c остается включенным и коллекторный ток не меняет своего значения. Спад тока коллектора начинается одновременно со спадом тока базы и заканчиваются они практически одновременно

Время рассасывания сильно зависит от степени насыщения транзистора перед его выключением. Минимальное время выключения получается при граничном режиме насыщения Для ускорения процесса рассасывания в базу пропускают обратный ток, который зависит от обратного напряжения на базе Однако прикладывать к базе большое обратное напряжение нельзя, так как может произойти пробой перехода база-эмиттер Максимальное обратное напряжение на базе обычно не превышает 5 7В

Если к базе транзистора в процессе запирания не прикладывается обратное напряжение (например, база замыкается на эмиттер), то такое запирание транзистора называется пассивным При пассивном запирании время рассасывания значительно увеличивается, а обратный ток базы уменьшается Форма тока коллектора при подаче в базу прямоугольного импульса тока показана на рис 4 7 Из этого рисунка видно, что форма импульса тока коллектора не только изменяется за счет растягивания длительности фронтов, но и сам импульс увеличивается по длительности на время t^c— В справочных данных обычно приводят времена вклю

чения, спада и рассасывания Для наиболее быстрых транзисторов время рассасывания имеет значение 0,1. 0,5 мкс, однако для многих силовых транзисторов оно достигает 10 мкс

Динамические свойства транзистора в усилительном режиме принято характеризовать не временем включения или выключения, а его частотными характеристиками. Имеется много различных моделей транзисторов, работающих на высоких частотах, однако наиболее распространенными являются модели, основанные на схеме замещения Джиаколетто и аппроксимации зависимости коэффициента передачи тока базы (или эмиттера) на высокой частоте.

Гис 4 / Изменение формы импульса при работе транзисторного ключа

Рассмотрим вначале схему замещения транзистора, предложенную Джиако-летто. Эта схема приведена на рис 4 8 я и представляет собой П-образную схему, в которой усилительные свойства транзистора учтены крутизной S его вольт-амперной характеристики (т е. проводимостью прямой передачи), а частотная зависимость усилительных свойств определяется учетом емкостей между базой и коллектором — Сц и базой и эмиттером — Су Достоинство этой схемы замещения заключается в том, что она с достаточной для практических расчетов точностью отражает реальное свойство транзисторов на высоких частотах Кроме того, все параметры элементов этой схемы замещения можно легко измерить или рассчитать

На схеме замещения (рис. ie, приведенному в схеме замещения рис. 4.4, однако в отличие от последнего он управляется не током базы ц, а напряжением щ,

Эта схема объясняет причины, приводящие к уменьшению усиления транзистора с повышением частоты Во-первых, с ростом частоты уменьшается полная

Рис 4 8 Схема замещения транзистора на высокой частоте (а) и частотная зависимость коэффициента передачи тока базы (б)

проводимость эмиттерного перехода, что приводит к увеличению тока ig и увеличению падения напряжения на Гц Таким образом, управляющее напряжение щ, для источника тока уменьшается с ростом частоты и, следовательно, уменьшается усиление транзистора

Дополнительное снижение усиления обусловлено влиянием коллекторной проводимости, которая тоже уменьшается с ростом частоты В результате ток базы еще больше увеличивается, что приводит к дополнительному снижению напряжения Mg,

Другим способом учета влияния частоты на усилительные свойства транзистора является аппроксимация зависимости коэффициента передачи тока базы от частоты, т е. вместо постоянного значения коэффициента передачи тока базы В используется частотно-зависимый коэффициент

где ро=Д — коэффициент передачи тока базы на низкой частоте, <»р — предельная частота коэффициента передачи тока базы

Модуль частотной зависимости коэффициента передачи тока базы определяется по формуле

На частоте со=Юр модуль коэффициента передачи уменьшается по сравнению с ро в /2= 1,41 раза Если со>3(Вр, то частотная зависимость коэффициента передачи тока базы принимает вид

где (07-=Ро<Вр граничная частота коэффициента передачи тока базы, на которой коэффициент передачи тока снижается до единицы

Рассмотренная частотная зависимость коэффициента передачи тока базы приведена на рис 486. Следует учесть, что помимо падения усиления с ростом частоты имеет место фазовый сдвиг выходного сигнала по сравнению с входным, определяемый формулой

Поскольку фазовый сдвиг зависит от частоты, то сигналы с широким спектром частот будут дополнительно искажаться за счет фазового сдвига гармоникЛекция 5. Униполярные транзисторы

Устройство и принцип действия униполярного транзистора. Униполярными, ил) полевыми, транзисторами называются полупроводниковые приборы, в которы:

регулирование тока производится изменением проводимости проводящего канал;

с помощью электрического поля, перпендикулярного направлению тока Оба на звания этих транзисторов достаточно точно отражают их основные особенности прохождение тока в канале обусловлено только одним типом зарядов, и управле ние током канала осуществляется при помощи электрического поля

Электроды, подключенные к каналу, называются стоком (Drain) и истоков (Source), а управляющий электрод называется затвором (Gate) Напряжен» управления, которое создает поле в канале, прикладывается между затвором i истоком В зависимости от выполнения затвора униполярные транзисторы делят ся на две группы с управляющим ^-и-переходом и с изолированным затвором

Устройство полевого транзистора с изолированным затвором (ПТИЗ) приве дено на рис 5. 1 а, а полевого транзистора с управляющим переходом (ПТУП) — на рис. 516.

В полевых транзисторах с изолированным затвором электрод затвора изоли рован от полупроводникового канала с помощью слоя диэлектрика из двуокис! кремния SiOz. Электроды стока и истока располагаются по обе стороны затвор. и имеют контакт с полупроводниковым каналом Ток утечки затвора пренебрежи мо мал даже при повышенных температурах Полупроводниковый канал може» быть обеднен носителями зарядов или обогащен ими При обеденном канале элек трическое поле затвора повышает его проводимость, поэтому канал называете) индуцированньш. Если канал обогащен носителями зарядов, то он называете? встроенным Электрическое поле затвора в этом случае приводит к обеднении канала носителями зарядов.

Проводимость канала может быть электронной или дырочной Если кана;

имеет электронную проводимость, то он называется и-каналом Каналы с дыроч’ ной проводимостью называются ^-каналами В результате полевые транзисторы с изолированным затвором могут быть четырех типов с каналом и- или ^-типов,

Рис 5 1 Устройство униполярного транзистора с изолированным затвором (а) и с управляющим р-п-переходом (б)

каждый из которых может иметь индуцированный или встроенный канал Условные схематичные изображения этих типов транзисторов приведены на рис. 5.2. Графическое обозначение транзисторов содержит максимальную информацию о его устройстве Канал транзистора изображается вертикально штриховой или сплошной линией. Штриховая линия обозначает индуцированный канал, а сплошная — встроенный Исток и сток действуют как невыпрямляющие контакты, поэтому изображаются под прямым углом к каналу. Подложка изображается как электрод со стрелкой, направление которой указывает тип проводимости канала. Затвор изображается вертикальной линией, параллельной каналу Вывод затвора обращен к электроду истока.

Условное обозначение полевых транзисторов состоит из ряда букв и цифр. Первая буква указывает материал, из которого изготовлен прибор (К — кремний, А — арсенид галлия) Вторая буква, П, указывает на принадлежность к группе полевых транзисторов. Первая цифра указывает на допустимую рассеиваемую мощность и максимальную рабочую частоту. Далее идет двухзначньш номер разработки транзистора. Пятая буква соотвествует разбраковке по параметрам. Например, транзистор КП302А — кремниевый, полевой, малой мощности, высокочастотный. -типа.

Рассмотрим некоторые особенности этих характеристик. Все характеристики полевых транзисторов с каналом п-типа расположены в верхней половине графика и, следовательно, имеют положительный ток, что соответствует положительному напряжению на стоке. Наоборот, все характеристики приборов с каналом /»-типа расположены в нижней половине графика и, следовательно, имеют отрицательное значение тока и отрицательное напряжение на стоке. Характеристики

ПТУП при нулевом напряжении на затворе имеют максимальное значение тока, которое называется начальным /<:нач- При увеличении запирающего напряжения ток стока уменьшается и при напряжении отсечки t/отс становится близким к нулю.

Характеристики ПТИЗ с индуцированным каналом при нулевом напряжении на затворе имеют нулевой ток. Появление тока стока в таких транзисторах происходит при напряжении на затворе больше порогового значения t/пор. Увеличение напряжения на затворе приводит к увеличению тока стока.

Характеристики ПТИЗ со встроенным каналом при нулевом напряжении на затворе имеют начальное значение тока /с нач. Такие транзисторы могут работать как в режиме обогащения, так и в режиме обеднения. При увеличении напряжения на затворе канал обогащается и ток стока растет, а при уменьшении напряжения на затворе канал обедняется и ток стока снижается.

На рис. 5.5 приведены выходные вольт-амперные характеристики ПТУП с каналом л-типа. Характеристики других типов транзисторов имеют аналогичный вид, но отличаются напряжением на затворе и полярностью приложенных напряжений. На этих вольт-амперных характеристиках можно выделить две области:

линейную и насыщения.

В линейной области вольт-амперные характеристики вплоть до точки перегиба представляют собой прямые линии, наклон которых зависит от напряжения на затворе. В области насыщения вольт-амперные характеристики идут практически горизонтально, что позволяет говорить о назависимости тока стока от напряжения на стоке. В этой области выходные характеристики полевых транзисторов всех типов сходны с характеристиками электровакуумных пен- тодов. —’-Uy, то сопротивление канала возрастает до бесконечности: 7?с—’-⁰⁰. График зависимости сопротивления канала от управляющего напряжения на затворе приведен на рис. 5.6 а.

При приближении к точке перегиба вольт-амперных характеристик сопротивление канала начинает увеличиваться, так как сказывается второй член в выражении (5.1). В этом случае можно определить дифференциальную проводимость канала, пользуясь формулой (5.1):

откуда получаем значение дифференциального сопротивления канала

Зависимость сопротивления канала от напряжения на стоке С/с„ нарушает | линейность сопротивления, однако при малом уровне сигнала этой зависимостью можно пренебречь. Таким образом, основное применение полевых транзисторов в линейной области определяется их способностью изменять сопротивление при изменении напряжения на затворе. Это сопротивление для мощных полевых транзисторов с изолированным затвором достигает долей ома (0,5… 2,0 Ома), что позволяет использовать их в качестве замкнутого ключа с весьма малым собственным сопротивлением канала. -*Uy, то сопротивление канала возрастает до бесконечности. Re-*⁰⁰. График зависимости сопротивления канала от управляющего напряжения на затворе приведен на рис. 5.6 а.

откуда получаем значение дифференциального сопротивления канала

Зависимость сопротивления канала от напряжения на стоке Uy, нарушает линейность сопротивления, однако при малом уровне сигнала этой зависимостью можно пренебречь. Таким образом, основное применение полевых транзисторов в линейной области определяется их способностью изменять сопротивление при изменении напряжения на затворе. Это сопротивление для мощных полевых транзисторов с изолированным затвором достигает долей ома (0,5. .. 2,0 Ома), что позволяет использовать их в качестве замкнутого ключа с весьма малым собственным сопротивлением канала.

С другой стороны, если напряжение на затворе сделать равным пороговому значению (или больше его), то сопротивление канала транзистора увеличивается,

что соответствует разомкнутому ключу с весьма малой собственной проводимостью. Таким образом, полевой транзистор можно использовать как ключ, управляемый напряжением на затворе. Такой ключ способен пропускать достаточно большой ток (до 10 А и выше) Уменьшить сопротивление канала можно параллельным включением транзисторов с общим управляющим напряжением, чем обычно и пользуются при создании силовых ключей. Схема замещения ключа на полевом транзисторе приведена на рис. 5.6 б.

Область насыщения В области насыщения ток стока полевого транзистора определяется уравнением

из которого следует его полная независимость от напряжения на стоке. Практически такая зависимость есть, но в большинстве случаев она слабо выражена. тах=2&{/п, уравнение (5.8) можно записать в виде

Схему замещения полевого транзистора для области насыщения можно представить в виде источника тока стока, управляемого напряжением на затворе U,». При этом для большого сигнала нужно пользоваться уравнением (5.5), а для малого сигнала, используя (5.8), получим

где крутизну S в выбранной рабочей точке можно считать величиной постоянной и не зависящей от напряжения на затворе. Схема замещения полевого транзистора приведена на рис. 5.7 а. В этой схеме цепь затвора представлена как разомкнутая, поскольку ток затвора очень мал и его можно не учитывать. Пользуясь этой схемой замещения, легко найти усиление простейшего усилительного каскада на полевом транзисторе, изображенного на рис. 5.7 б. Заменив полевой транзистор его эквивалентной схемой, получим схему замещения усилительного каскада, приведенную на рис. 5.7 в, для которой можно найти напряжение на нагрузке:

откуда

¥w 5. тах=2&{/п, уравнение (5.8) можно записать в виде

откуда

¥w 5. ‘=S — это крутизна полевого транзистора (или проводимость прямой передачи). Из схемы замещения, приведенной на рис. 5.5 г, можно получить простейшую схему замещения, изображенную на рис. 5.7 а, если положить Уп=Уи=У22=0-

Отметим, что в справочниках по полевым транзисторам обычно приводятся не все, а только некоторые из рассмотренных характеристик. Всегда приводится значение крутизны S, вместо входной проводимости иногда приводятся ток утечки затвора и входная емкость, а вместо проводимости обратной передачи в большинстве случаев приводится так называемая проходная емкость Сэс, т. е. емкость с затвора на сток (или на канал). Для мощных полевых транзисторов, работающих в ключевом режиме, обычно приводится значение сопротивления открытого канала, максимальный ток стока и предельное напряжение на стоке.

Динамические характеристики полевых транзисторов. Динамические характеристики полевых транзисторов по-разному описывают их поведение в ключевом и линейном (усилительном) режимах работы. , выходная проводимость gem ^a^{также объемные сопротивления /•с и г,, участков канала, примыкающих к электродам стока и истока. Если пренебречь небольшими объемными сопротивлениями контактов стока и истока, а также утечками с затвора на канал, то комплексные проводимости схемы замещения будут иметь значения}

Из выражения (5.14) следует, что с повышением частоты уменьшается входное сопротивление 1/у,х полевого транзистора и сопротивление обратной связи со стока на затвор /уг- В результате возрастает емкостной ток с затвора на канал и напряжение на затворе уменьшается. При этом снижается усиление транзистора на высокой частоте. Следует, однако, отметить, что многие из параметров схемы замещения, приведенной на рис. 5 8 а, зависят от режима работы транзистора, т е от постоянные напряжений на его электродах Так, например, крутизна S зависит от напряжение на затворе U,u (см формулу 5 9) Для транзисторов с/»-и-переходом емкости затвора Сэи и Сзи являются барьерными и с увеличением обратного напряжения на затворе уменьшаются

Переходные процессы при ключевом режиме работы рассмотрим на примере процессов включения и выключения полевого транзистора с индуцированным каналом и-типа, пользуясь схемой, изображенной на рис 586. задвык. время выключения Гцых; в течение которого спадает импульс тока стока, и время ty, установления исходного

Полевые транзисторы разновидности | Техника и Программы

Типы полевых транзисторов гораздо более разнообразны, чем биполярных (к полевым, кстати, и принадлежал самый Первый прототип транзистора, изобретенный Шокли еще в 1946 году). Только основных разновидностей существует более десятка, но всем им присущи общие черты, которые мы сейчас кратко и рассмотрим.

Простейший полевой транзистор с /²-«-переходом показан на рис. 6.10, а— в данном случае с «-каналом. Аналогичные базе, коллектору и эмиттеру выводы называются затвор, сток и исток. Если потенциал затвора равен потенциалу истока (то есть имеется в виду аналог замыкания цепи база-эмиттер у биполярного), то, в отличие от биполярного, полевой транзистор с р-п-переходом открыт. Но есть и еще одно существенное отличие — если биполярный транзистор при полном открывании имеет почти нулевое сопротивление цепи коллектор-эмиттер, то полевой в этих условиях работает довольно стабильным источником тока: ток в цепи истока почти не зависит от напряжения на стоке. Сама величина тока зависит от конкретного экземпляра транзистора и называется начальный ток стока. Запереть его удается подачей отрицательного (порядка 7—10 В) напряжения на затвор относительно истока, а в промежутке полевик с w-каналом находится в активном режиме, когда ток стока зависит от напряжения на затворе.

Рис. 6.10. Полевые транзисторы: а — включение полевого транзистора с р-п-переходом и п-каналом; б — полевой транзистор с изолированным затвором (MOSFET) в режиме ключа; в — внутренняя структура IGBT-транзистора

Уникальной особенностью полевого транзистора является то, что в рабочем режиме он фактически не потребляет тока по входу затвора — достаточно иметь соответствующий потенциал, ведь диод затвор-исток в рабочем режиме смещен в обратном направлении и ток через него определяется только токами утечки, которые равны нано- и микроамперам, как говорилось ранее! В этом отношении полевой транзистор аналогичен электронной лампе. А если мы сместим этот переход в положительном направлении (когда потенциал затвора превысит потенциал истока и диод затвор-исток откроется), то полевой транзистор с /²-«-переходом уже перестанет работать как транзистор.

В различных типах полевых транзисторов с изолированным затвором (т. н. МОП-транзисторах, от «металл-окисел-полупроводник» или, по-английски, ‘ MOS, иначе их называют MOSFET), последний вообще изолирован от цепи сток-исток тонким слоем окисла кремния Si02, и там в принципе нет и не может быть никакого тока через цепь затвора. Правда, когда на затвор подается переменное напряжение или короткий импульс, в дело вступает конденсатор, образованный затвором и истоком. Как следует из главы 5, перезаряд этого конденсатора (его емкость может составлять десятки пикофарад) может приводить к значительному реактивному току в цепи затвора. На подобных транзисторах построены практически все современные логические микросхемы, отличающиеся практически нулевым потреблением тока в статическом режиме (см. главу 15).

Старые образцы MOSFET-транзисторов с «-каналом (например, отечественные КП305, КПЗ 13) требовали для полного запирания небольшого отрицательного смещения на затворе относительно истока (порядка 0,5—0,8 В). Современные MOSFET-транзисторы (рис. 6.10,6) управляются аналогично биполярному в схеме с общим эмиттером — при нулевом напряжении на затворе относительно истока транзистор заперт, при положительном напряжении порядка 8—20 В — полностью открыт, причем в открытом состоянии он представляет собой крайне малое сопротивление — у некоторых типов менее 0,01 Ом. Такие транзисторы выпускаются на мощности от единиц до сотен ватт и используются, например, для управления шаговыми двигателями или в импульсных источниках питания.

Вообще полевики гораздо ближе к той модели транзистора, когда промежуток коллектор-эмиттер или сток-исток представляются, как управляемое сопротивление — у полевых транзисторбв это действительно сопротивление. Условно говоря, со схемотехнической точки зрения биполярные транзисторы являются приборами для усиления тока, а полевые — для усиления напряжения.

Приведенные нами примеры не исчерпывают разнообразия типов полевых транзисторов. Например, т. н. ЮВТ-транзисторы (Insulated Gate Bipolar Transistors— биполярный транзистор с изолированным затвором), появившиеся в 1980-е годы, объединяют в себе полевую и биполярную структуры, отчего управляющий электрод в них зовется, как и в полевых, затвором, а два других, аналогично биполярным, — коллектором и эмиттером. На самом деле ЮВТ-транзистор представляет собой довольно сложную полупроводниковую структуру (рис. 6.10, в), с положительной обратной связью между разно-полярными «обычными» транзисторами и с управлением от полевого (ср. со структурой однопереходного транзистора на рис. 10.3).

ЮВТ-транзисторы используются в качестве мощных ключей (десятки-сотни ампер при напряжениях более 1000 вольт). Управляются они положительным напряжением на затвор? относительно эмиттера, причем у некоторых типов насыщение наступает уже при подаче 2,7—4 В на затвор, и такие транзисторы могут управляться непосредственно от логических схем. Платой за такую роскошь является довольно высокое напряжение насыщения между коллектором и эмиттером, характерное для биполярных транзисторов — от 1 В для относительно маломощных приборов (единицы ампер) до 2—3 В для более мощных (десятки и сотни ампер).

Транзистор [База знаний]

Транзистор. Определение, обозначение на схемах, принцип работы, основные характеристики

Теория

КОМПОНЕНТЫ

ARDUINO

RASPBERRY

ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Транзистор — один из самых распространенных полупроводниковых элементов самого широкого применения. Существуют различные виды транзисторов, но как правило данный электронный компонент имеет три вывода и, как и диод, основывается на явлении p-n перехода. Отсюда происходит его второе название – полупроводниковый триод.

Главным свойством транзистора является управление током, протекающим через него (ток эмиттер–коллектор у биполярных и ток исток–сток у полевых транзисторов), с помощью третьего вывода (база у биполярных и затвор у полевых транзисторов). Иными словами транзисторы зачастую используют как выключатель и/или регулятор силы тока и напряжения.

Биполярный транзистор

Транзисторы данного типа состоят из трех слоев полупроводников с чередующимся типом проводимости:

Эмиттер (emitter)
База (base) – на схемах изображается между К. и Э. под прямым углом к несущей черте
Коллектор (collector) – на схемах обозначен стрелкой.

Таким образом, у биполярных транзисторов имеется два p-n перехода: эмиттер-база и база-коллектор. Наделение полупроводников определенным типом проводимости происходит с помощью легирования — добавления в них специальных примесей. Каждый слой легируется в разной степени.
Различают два типа биполярных транзиторов:

p-n-p, где эмиттер – полупроводник p-типа, база – n-типа, коллектор – p-типа
n-p-n, где эмиттер – полупроводник n-типа, база – p-типа, коллектор – n-типа.

Их схематичное устройство представлено представлено на иллюстрации ниже.

Также на иллюстрации обозначено направление движения тока в биполярных транзисторах обоих типов и типичное обозначение напряжений, имеющих место между его выводами.

В основе работы биполярных транзисторов лежит следующий процесс, который рассмотрим на примере транзистора со структурой npn в нормальном активном режиме. В этом режиме переход эметтер-база смещён в прямом направлении, иначе говоря, открыт, а переход база-коллектор смещён в обратном направлении или закрыт. При переходе носителей заряда (электронов) из эмиттера через открытый p-n переход эмиттер-база, часть их рекомбинирует с носителями заряда (дырками) в базе. Однако база делается очень тонкой и слабо легированной (по сравнению с эмиттером), из-за чего большая часть электронов, перешедших (инжектированных) в базу из эмиттера, так сказать, «не находит себе в базе места» и, как следствие, диффундирует в коллектор. Сильное электрическое поле обратносмещённого коллекторного перехода захватывает неосновные носители из базы и переносит их в коллекторный слой. Таким образом, ток коллектора практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы. В случае с биполярными транзисторами структуры pnp процесс будет тем же, изменится лишь полярность и направление токов.

Полевой транзистор (униполярный)

Принцип действия полевых транзисторов основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением.

Полевые транзисторы имеют следующие выводы:

Исток (source) — область, из которой носители заряда уходят в канал
Затвор (gate) – электрод, на который подается управляющее напряжение
Сток (drain) – область, в которую носители заряда входят.

транзисторы. микросхемы

главная

ТРАНЗИСТОРЫ

Транзистор- это полупроводниковый прибор с двумя или более p-n переходами, и тремя и более выводами, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний.

Наиболее широкое применение в радиолюбительской практике нашли биполярные и полевые транзисторы. У полевых транзисторов управление выходным током производится с помощью электрического поля. Они имеют три электрода: исток, затвор, сток. Биполярный транзистор так же имеет три электрода: эмиттер, база и коллектор. Достоинством полевого транзистора является то, что ток выходного электрода очень мал. Это определяет высокое входное сопротивление каскадов на этих транзисторах, т. е. влияние последующих каскадов на предыдущие — минимально. Второе, немаловажное достоинство полевых транзисторов — низкий уровень собственных шумов, что находит их применение в первых каскадах высококачественных усилителях звуковой частоты.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Для биполярного транзистора характерны следующие параметры:

  Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером определяется отношением постоянного тока коллектора к постоянному току базы при заданном постоянном напряжении коллектор-эмиттер и токе эмиттера.

  Максимально допустимые токи и напряжения коллектора, базы и эмиттера. Превышение данных допусков чревато выходом транзистора из строя.

  Максимально допустимая рассеиваемая мощность на коллекторе ( произведение постоянного напряжения коллектор-эмиттер и тока коллектора)

  Граничная частота— это частота, при которой коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером приближается к единице.

  Основными параметрами полевых транзисторов являются:

**Напряжение отсечки U0— приложенное к затвору напряжение, при котором перекрывается сечение канала.

**Максимальный ток стока Iс.макс.

**Напряжения (между затвором и стоком Uзс, между стоком и истоком Uси, и между затвором и истоком Uзи.)

**Входная Свх, проходная Спр и выходная Свых емкости.

СТРУКТУРА

Из вышесказанного выше мы знаем, что транзистор представляет собой трехслойную полупроводниковую структуру.
Существует два типа транзисторов: p-n-p и n-p-n. Если в качестве исходного берется проводник n-типа, то путем введения акцепторных примесей создается структура p-n-p. А если в качестве исходного материала взят полупроводник
p-типа, то путем введения донорных примесей создается структура n-p-n. Такие структуры показаны на рисунке с
условным обозначением транзисторов.

Крайние области называются: эмиттером, и прилегающей к ней p-n переход — эмиттерным и коллектором, с прилегающей
к ней p-n переход — коллекторным. Средняя область называется базой транзистора.

Работоспособность транзистора зависит от полярности подводимых извне напряжений к его переходам. А именно,
эмиттерный переход должен быть смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. Следует учесть, что
носителями зарядов в транзисторах p-n-p являются дырки, а в транзисторах типа n-p-n — электроны. Часто в
электронике употребляется такое понятие как «движение, перемещение дырок», которое нельзя понимать в буквальном
смысле. Чтобы было бы более понятно, понятие «дырка» — это место покинутое электроном ( отсюда и название) и обладающее положительным потенциалом. Крайние области транзистора имеют одинаковый тип проводимости, поэтому он
является обратимым прибором, т. е. эмиттер и коллектор можно поменять местами. Такое включение транзистора
называется инверсным. Но параметры при нормальном и при инверсном включении транзистора одинаковыми не будут, так как конструктивно эмиттер и коллектор не индетичны.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ

Существуют три вида включения транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК),
обладающие разными характеристиками. Одной из характеристик трех схем является коэффициент передачи тока,
которым называют отношение приращения выходного тока к приращению входного тока.

Для схемы с ОБ выходным током является ток коллектора, а входным — ток эмиттера. Тогда коэффициент передачи тока
будет равен:


         α=ΔIk/ΔIэ

**Для схемы с ОЭ выходным током является ток коллектора, а входным — ток базы. Коэффициент передачи тока будет
равен:


         β=ΔIk/ΔIб

**Для схемы с ОК выходным током является ток эмиттера, а входным ток базы. И коэффициент передачи тока будет
равен:


         ΔIэ/ΔIб=β+1=1/1-α

**Последнее выражение получено исходя из первого закона Кирхгофа, а именно, ток эмиттера равен сумме тока базы и
тока коллектора. Поэтому и коэффициенты α и β связаны между собой таким соотношением:


         α=β/1+β ;   β=α/1-α

**Из всех выражений можно сделать вывод, что коэффициент передачи тока в схеме с ОБ всегда будет меньше единице,
а в схеме с ОЭ всегда больше единице. Наибольшим коэффициентом передачи обладает схема с ОК. Это и определяет усилительные свойства транзистора. Схема с ОБ имеет малое входное и большое выходное сопротивление, что позволяет
получить усиление только по напряжению. Схема с ОЭ имеет средние значения входного и выходного сопротивления, что
позволяет получить усиление как по току так и по напряжению. Схема с ОК имеет большое входное и малое выходное
сопротивление, что позволяет получить усиление только по току.

МИКРОСХЕМЫ

  C развитием радиоэлектроники происходит непрерывное усложнение аппаратуры, сопровождаемое увеличением потребляемой мощности
и габаритов. А это приводит к резкому снижению ее надежности. Когда-то на смену электронным лампам пришли
транзисторы, что позволило значительно снизить массу аппарата, уменьшить потребляемую мощность, и увеличить время наработки на отказ.
Но и этого достижения человечеству стало мало. И следующим шагом развития радиоэлектроники стало производство и
внедрение интегральных микросхем.

  Попробуем понять сравнение транзистора и микросхемы. Если транзистор представляет собой полупроводниковый
кристалл размером около 1 мм, то в интегральной микросхеме, на таком по размеру кристалле можно сформировать
огромное количество транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов, которые в свою очередь будут представлять
некоторое функциональное устройство в едином герметизированном корпусе.

  Интегральная микросхема (ИМС) представляет собой функционально законченное неразборное устройство,
выполненное в собственном корпусе и имеющее некоторое количество выводов для соединения с другими узлами аппаратуры.
По теории одного умника, количество элементов на единице площади микросхемы все время будет увеличиваться по определенному
закону. И пока этот закон выполняется, хотя предел все-таки должен быть. Еще в начале 90-х годов микросхемы
содержали тысячу и более элементов и считались микросхемами повышенной интеграции, то сейчас уже выпускаются микросхемы,
у которых в одном корпусе содержатся более миллиона элементов.

  Достоинство микросхемы, кроме габаритов, малой мощности потребления и высокой надежности, еще состоит
и в том, что она облегчает задачу конструктора аппаратуры и избавляет от необходимости производить расчет отдельных
каскадов.

  В зависимости от функционального назначения микросхемы делятся на две категории: аналоговые и
цифровые и выпускаются в виде серий. Разработка аналоговых микросхем шла сначала по пути создания ИМС универсального назначения
и низкой степени интеграции. Четыре- пять транзисторов и несколько резисторов, соединенные различными способами,
комбинируя которые можно было собирать схемы разного назначения. К таким микросхемам относились серии 218, 224,
118, 122. Однако универсальность таких микросхем скоро себя исчерпало. Приходилось помимо микросхемы использовать
дискретные элементы или мириться с их избыточностью, оставляя незадействованными некоторые элементы внутри микросхемы.
А при попытке создания микросхем повышенной интеграции — ее универсальность отпадала сама собой.

  Далее разработка аналоговых микросхем шла по пути создания функциональных узлов. Здесь нужно остановиться
на микросхеме серии 174. Эта серия была разработана для применения в телевизионной и радиоприемной технике, и отличалась своей
долговечностью и универсальностью. Первые микросхемы этой серии появились в 1975 году, а в настоящее время серия
насчитывает около 80 типов самого разного назначения.

  Наиболее широкое применение нашли в последнее время цифровые микросхемы. Их выпуск в настоящее время достигает
сотен миллионов в год. Их особенность состоит в том, что они одновременно являются функциональными узлами и имеют универсальное назначение
Цифровые микросхемы выпускают в основном трех видов: ТТЛ, КМОП и ЭСЛ.

  ТТЛ — (Транзисторно-транзисторная логика). Это название трансформировалось из названия ДТЛ
(диодно-транзисторная логика), микросхемы которой содержали диоды и транзисторы. Потом диоды удалось изъять и заменить на
многоэмиттерные транзисторы, что упростило технологию изготовления таких микросхем.

  ЭCЛ — (эмиттерно-связанная логика). Строится на основе пары одинаковых транзисторов,
эмиттеры которых соединены и общий эмиттерный ток стабилизирован.

  КМОП Микросхемы данной логики являются самыми экономичными и при отсутствии сигнала почти
не потребляют энергии от источников питания. Быстродействие микросхем КМОП растет пропорционально напряжению питания.

    Более подробную и наглядную маркировку по полупроводниковым компонентам рекомендую почитать в электронных книгах
Е. А. Москатова, которые можно найти на сайте http://moskatov.narod.ru .

полезные ссылки

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

На главную

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Uкэ. ……………….. постоянное напряжение коллектор-эмиттер

Uкэо,гр……………. граничное напряжение

Uкэо……………….. постоянное напряжение коллектор-эмиттер при токе
базы, равном нулю
UкэR……………… постоянное   напряжение
коллектор-эмиттер при заданном сопротивлении
в цепи база-эмиттер
Uкэк……………….. постоянное   напряжение   коллектор-эмиттер при короткозамкнутых выводах базы и эмиттера
Uкэх……………….. постоянное напряжение коллектор-эмиттер при заданном обратном напряжении база-эмиттер
UкэR,и…………… импульсное напряжение
коллектор-эмиттер   при заданном
сопротивлении в цепи база-эмиттер
Uкэк,и…………….. импульсное   напряжение
коллектор-эмиттер при короткозамкнутых
выводах базы и эмиттера
Uкэх,и…………….. импульсное   напряжение   коллектор-эмиттер   при заданном обратном напряжении база-эмиттер
Uкэо,проб………. пробивное напряжение коллектор-эмиттер при токе базы, равном нулю
UкэR,проб. …….. пробивное
напряжение   коллектор-эмиттер   при заданном
сопротивлении в цепи база-эмиттер
Uкэк,проб………. пробивное   напряжение   коллектор-эмиттер при короткозамкнутых выводах базы и эмиттера
Uкэх,проб………… пробивное   напряжение   коллектор-эмиттер   при заданном обратном напряжении база-эмиттер
Uкэ,макс………….. максимально допустимое постоянное   напряжение коллектор-эмиттер
Uкэ,и,макс……… максимально
допустимое импульсное напряжение коллектор-эмиттер

Uкб……………….. постоянное
напряжение коллектор-база

Uкб, и…………….. импульсное напряжение
коллектор-база

Uкбо, проб………… пробивное напряжение коллектор-база при токе базы, равном нулю
Uкб, макс………… максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база
Uкб,и,макс…….. максимально
допустимое импульсное напряжение коллектор-база
Uэбо, проб……….. пробивное напряжение эмиттер-база при токе базы, равном нулю

Uэб. ……………….. постоянное
напряжение эмиттер-база

Δ Uбэ…………….. падение напряжения на участке база-эмиттер

Uэб,макс…………. максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база

Uси………………. напряжение сток-исток

Uзи ………………. напряжение затвор-исток

Uип………………. напряжение исток-подложка

Uси,макс……….. максимально допустимое напряжение сток-исток

Uзи,макс……….. максимально допустимое напряжение затвор-исток

Uзс,макс……….. максимально допустимое напряжение затвор-сток

Uсп,макс……….. максимально допустимое напряжение сток-подложка

Uип,макс………. максимально допустимое напряжение исток-подложка

Uзп,макс……….. максимально допустимое напряжение затвор-подложка

Uзи пор…………. пороговое
напряжение полевого транзистора

Uзи отс………….. напряжение отсечки

Uп…………………. напряжение литания

Iк. ………………….. постоянный ток коллектора

Iэ…………………… постоянный ток эмиттера

Iб………………….. постоянный ток базы

Iк,и………………… импульсный
ток коллектора

Iэ,и………………… импульсный ток эмиттера

Iб,и ………………. импульсный ток базы

Iкр…………………. критический
ток биполярного транзистора

Iк,нас ……………. постоянный ток коллектора в режиме насыщения

I,нас………………. постоянный
ток базы в режиме насыщения

Iк,макс…………… максимально допустимый
постоянный ток коллектора

Iэ,макс…………… максимально допустимый постоянный ток эмиттера

Iб,макс………….. максимально допустимый постоянный ток базы

Iк,и,макс………… максимально допустимый импульсный ток коллектора

Iэ,и,макс………… максимально допустимый импульсный ток эмиттера

Iкбо………………. обратный ток коллектора

Iэбо. ……………… обратный ток эмиттера

IкэR……………….. обратный ток
коллектор-эмиттер

Iс,макс ………….. максимально допустимый постоянный ток стока

Iс,ост……………… остаточный
ток стока

Iз(пр),макс……… максимально
допустимый прямой ток затвора

Iс,и,макс………… максимально допустимый импульсный ток стока

Iс нач …………….. начальный
ток стока

Iз ут……………….. ток
утечки затвора

Сг…………………… емкость генератора

Сэ………………….. емкость эмиттерного перехода

Ск………………….. емкость коллекторного перехода

С₁₁ и………………. входная емкость полевого транзистора

С_{22 и……………………………}выходная емкость
полевого транзистора

C₁₂и………………. проходная емкость полевого транзистора

Сзсо………………. емкость затвор-сток при отсоединенном выводе истока

Сзио. ………………. емкость
затвор-исток при отсоединенном выводе стока

f…………………….. частота

fгр…………………. граничная частота
коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером (ОЭ)
Кур………………… коэффициент усиления по
мощности биполярного (полевого) транзистора
Кш.…………………. коэффициент шума
биполярного (полевого) транзистора

Кнас………………. коэффициент насыщения

Кст U……………. коэффициент стоячей
волны по напряжению

l…………………….. длина
выводов

Р……………………. постоянная рассеиваемая мощность биполярного (полевого) транзистора
Рср………………… средняя рассеиваемая мощность биполярного (полевого) транзистора
Pи………………….. импульсная рассеиваемая
мощность биполярного (полевого) транзистора

Рк………………….. постоянная рассеиваемая мощность коллектора

Рк,ср. …………….. средняя рассеиваемая мощность коллектора

Рвх…………………. входная мощность биполярного (полевого)
транзистора

Рвх (по)…………. входная мощность в пике огибающей (средняя мощность однотонового сигнала с амплитудой, равной

амплитуде
двухтонового сигнала в пике огибающей)
Рвых(по)………… выходная мощность в пике огибающей (средняя мощность однотонового сигнала с амплитудой, равной

амплитуде
двухтонового сигнала в пике огибающей)

Рпад………………. мощность падающей волны СВЧ сигнала

Рмакс ……………. максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность биполярного (полевого) транзистора
Ри,макс………….. максимально допустимая импульсная рассеиваемая мощность биполярного (полевого) транзистора
Рк,и,макс……….. максимально допустимая импульсная рассеиваемая мощность коллектора
Pк,ср,макс……… максимально
допустимая средняя рассеиваемая мощность
коллектора

Q. ………………….. скважность

Zвх………………… входное
полное сопротивление на большом сигнале

бrэ…………………. последовательное активное сопротивление эмиттера

Rк………………….. сопротивление в цепи коллектор-источник питания

Rбэ…………………. сопротивление в цепи база-эмиттер

R6………………….. сопротивление в цепи база-источник питания

Rн…………………. сопротивление
нагрузки

Rr………………….. выходное сопротивление генератора при измеренениях

Rси…………………. сопротивление сток-исток полевого транзистора

Rси отк………….. сопротивление сток-исток в открытом состоянии

Rt…………………. тепловое сопротивление

Rт(п-к)…………. тепловое сопротивление переход-корпус

Rт, и(п-к)…….. импульсное
тепловое сопротивление переход-корпус

Rт (п-с)………… тепловое сопротивление переход-среда

h₂₁э. ……………….. статический
коэффициент передачи тока в режимах малого
и большого сигналов

Т………………………. температура окружающей среды

Тк…………………. температура корпуса, для бес корпусных
транзисторов -кристаллодержателя
(подложки)

Тп………………….. температура р-п перехода

t в к л…………………. время включения

tвыкл……………… время
выключения

tзд………………….. время
задержки

tнр…………………. время
нарастания

tрас………………… время
рассасывания

tсп………………….. время
спада

tи…………………… длительность
импульса

tф…………………… длительность
фронта импульса

Что такое Транзистор?

Транзистор — один из самых распространенных полупроводниковых элементов самого широкого применения. Существуют различные виды транзисторов, но как правило данный электронный компонент имеет три вывода и, как и диод, основывается на явлении p-n перехода. Отсюда происходит его второе название – полупроводниковый триод.

Главным свойством транзистора является управление током, протекающим через него (ток эмиттер–коллектор у биполярных и ток исток–сток у полевых транзисторов), с помощью третьего вывода (база у биполярных и затвор у полевых транзисторов). Иными словами транзисторы зачастую используют как выключатель и/или регулятор силы тока и напряжения.

Биполярный транзистор

Транзисторы данного типа состоят из трех слоев полупроводников с чередующимся типом проводимости:

Эмиттер (emitter)
База (base) – на схемах изображается между К. и Э. под прямым углом к несущей черте
Коллектор (collector) – на схемах обозначен стрелкой.

Таким образом, у биполярных транзисторов имеется два p-n перехода: эмиттер-база и база-коллектор. Наделение полупроводников определенным типом проводимости происходит с помощью легирования — добавления в них специальных примесей. Каждый слой легируется в разной степени.

Различают два типа биполярных транзиторов:

p-n-p, где эмиттер – полупроводник p-типа, база – n-типа, коллектор – p-типа

n-p-n, где эмиттер – полупроводник n-типа, база – p-типа, коллектор – n-типа.

Их схематичное устройство представлено представлено на иллюстрации ниже.

В основе работы биполярных транзисторов лежит следующий процесс, который рассмотрим на примере транзистора со структурой npn в нормальном активном режиме. В этом режиме переход эметтер-база смещён в прямом направлении, иначе говоря, открыт, а переход база-коллектор смещён в обратном направлении или закрыт. При переходе носителей заряда (электронов) из эмиттера через открытый p-n переход эмиттер-база, часть их рекомбинирует с носителями заряда (дырками) в базе. Однако база делается очень тонкой и слабо легированной (по сравнению с эмиттером), из-за чего большая часть электронов, перешедших (инжектированных) в базу из эмиттера, так сказать, «не находит себе в базе места» и, как следствие, диффундирует в коллектор. Сильное электрическое поле обратносмещённого коллекторного перехода захватывает неосновные носители из базы и переносит их в коллекторный слой. Таким образом, ток коллектора практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы. В случае с биполярными транзисторами структуры pnp процесс будет тем же, изменится лишь полярность и направление токов.

Полевой транзистор (униполярный)

Полевые транзисторы имеют следующие выводы:

Исток (source) — область, из которой носители заряда уходят в канал
Затвор (gate) – электрод, на который подается управляющее напряжение
Сток (drain) – область, в которую носители заряда входят.

Читайте также про другие элементы электрической цепи:

Понравилась статья? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях. А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

До встречи в следующем уроке. Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

ECE 291 Лаборатория 10: Транзистор, сравнение двух основных типов: МОП и БИПОЛЯРНЫЙ

ЗАДАЧИ

Знакомство с MOSFET, наиболее часто используемым типом транзисторов на сегодняшний день, и его сравнение с BJT. Демонстрирует чрезвычайно высокий импеданс затвора полевого МОП-транзистора по постоянному току. Изучение линейных характеристик и поведения транзисторов при переключении. МОП-транзистор как устройство, управляемое напряжением, и BJT как устройство, управляемое током. Аналоговый переключатель MOS.

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня существует два наиболее распространенных типа транзисторов: металл-оксидный полупроводник или MOS и биполярный переходный транзистор или BJT.MOS также обозначается как MOSFET, потому что это полевой транзистор (FET). Подавляющее большинство обоих типов изготовлено из кремния (Si) и небольшая часть (около 2%) из арсенида галлия (GaAs). Первоначально на рынке доминировал биполярный транзистор, но теперь большинство транзисторов, особенно в интегральных схемах, относятся к типу МОП. BJT по-прежнему сохраняет свои позиции, особенно в некоторых аналоговых и высокомощных схемах. Хотя большинство транзисторов любого типа сегодня изготавливаются как элементы интегральных схем (ИС), которые могут содержать миллионы схемных элементов, одиночные или дискретные транзисторы по-прежнему используются во многих приложениях, таких как высокочастотные или силовые блоки.

В этой лаборатории мы концентрируемся на МОП-транзисторе и сравниваем его с БЮТ. Подчеркивается важное различие между импедансом затвора MOS и базовым импедансом BJT. Вы будете экспериментировать с N-канальным мощным MOSFET в режиме улучшения и BJT типа npn.

PRELAB

МОП-транзистор характеризуется очень высоким входным сопротивлением (затвором). Означает ли это, что к воротам никогда не протекает заметный ток? Объяснять.
Изобразите схемы схем для экспериментов с полевым МОП-транзистором, описанным в разделах 1, 2 и 3 ниже.

ЛАБОРАТОРИЯ

Необходимое оборудование со склада: Протоплата аналоговая универсальная.
измеритель, коробка подстановки сопротивлений, провода, щуп.

1. ПОЛЯРНОСТЬ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Проверить переходы база-коллектор и база-эмиттер омметром.
(используйте шкалу кОм). На самом деле вы не измеряете сопротивление, но можете определить полярность переходов транзистора. Убедитесь, что npn-транзистор имеет соответствующие переходы между эмиттером (n-тип) и базой (p-тип), а также между базой и коллектором (n-тип).

Рис. 9.1: Клеммные соединения для MOS (слева) и BJT (справа) транзисторов.

2. ТРАНЗИСТОР КАК ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

2.1 БЮТ
Соберите схему (показанную ниже), в которой npn BJT используется для переключения
включить и выключить небольшую лампу накаливания. Резистор R ₁ должен быть от 220 до 390 Ом, чтобы защитить базу транзистора от чрезмерного тока.R _x может быть коробкой замены сопротивления.
Рис. 9.2 Схема транзисторного переключателя.
В этом приложении небольшой ток в базовой цепи управляет большим
ток в цепи коллектора (лампы). Таким образом, транзисторы большой мощности
может использоваться для управления большими токовыми нагрузками.
Найдите номинал базового резистора R _x, позволяющий включить лампу на полную яркость. Измерьте базовое напряжение V _b, когда лампа «включена», и вычислите базовый ток, который использовался для полного включения BJT. Какое эквивалентное сопротивление между базой и эмиттером транзистора в этой конфигурации? Также измерьте ток лампы и напряжение коллектора. Вычислите также эквивалентное сопротивление между эмиттером и коллектором, когда транзистор включен.
2.2 МОП-транзистор
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Вы собираетесь работать с полевым МОП-транзистором, устройством, очень чувствительным к статическому электричеству.Не прикасайтесь к выводу затвора рукой, не дотронувшись до одного из двух других выводов транзистора той же рукой. Когда транзистор вставлен в макетную плату, сначала «заземлите» свое тело, прикоснувшись к печатной плате, прежде чем касаться электрода затвора. Когда транзистор не используется, держите его вставленным в черную прокладку из токопроводящей пены.
Замените BJT на полевой МОП-транзистор с n-канальным режимом улучшения: вывод затвора заменяет базу, исток заменяет эмиттер, а сток — коллектор (см. Рис.9.1) Включите и выключите лампу, подключив резистор R _x либо к плюсовой клемме источника питания, либо к земле.
Теперь сюрприз: отключите резистор затвора либо от земли, либо от источника питания. Коснитесь свободного конца резистора (или вывода затвора транзистора) одной рукой, а другой рукой коснитесь заземления или положительного вывода. Когда лампа «загорится» уберите руки и подождите. Через некоторое время пальцами «отшлифуйте» ворота.С этого момента вы должны помнить, что никогда не оставляйте затвор MOSFET неподключенным. Что вы можете сказать о входном сопротивлении этой цепи? Вам нужен большой ток, чтобы включить транзистор? Сравните с BJT!
Измерьте также ток лампы и напряжение стока. Какое выходное сопротивление (сопротивление между истоком и стоком) этой цепи?
ПРИМЕЧАНИЕ: Транзистор, используемый в этих экспериментах, представляет собой силовой полевой МОП-транзистор, способный выдерживать большой ток и имеющий относительно низкое сопротивление канала. Полевой МОП-транзистор, обычно используемый в цифровых схемах, не включает лампочку; его сопротивление канала слишком велико. Однако он может управлять светодиодом (светоизлучающим диодом), который требует гораздо меньшего тока, чем лампочка.
2.3. ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ МОП-транзистора.
Заменить лампочку в цепи полевого МОП-транзистора двумя параллельными резисторами на 100 Ом. Подайте прямоугольный сигнал от генератора сигналов на вашем стенде к затвору через резистор 10 кОм.Амплитуда должна быть достаточно большой для включения и выключения транзистора, но используйте также регулировку смещения постоянного тока генератора, чтобы получить выход с одной полярностью (проверьте на осциллографе). Увеличьте частоту примерно с 1 кГц и наблюдайте за входным сигналом на затворе и выходным сигналом на стоке. Зачем вам нужен зонд? Часть входного сигнала должна иметь вид RC-кривой. Попытайтесь оценить емкость затвора.
ПРИМЕЧАНИЕ. Входная цепь, состоящая из резистора и затвора, более сложна, чем простая RC-цепь, поскольку на нее влияет напряжение на стоке.Когда напряжение стока меняется, оно влияет на напряжение затвора (обратная связь), и эффект выглядит как изменение емкости затвора. Это объясняет несколько странную форму наблюдаемых сигналов.
Чтобы определить, насколько быстро может переключаться транзистор, устраните сопротивление затвора и подключите затвор непосредственно к генератору сигналов. Остерегайтесь статического электричества!
Увеличьте частоту и наблюдайте за формами волны. Измерьте время «включения» и «выключения» как на входе, так и на выходе. Что ограничивает скорость переключения? Есть ли сопротивление во входной цепи?

3. ТРАНЗИСТОР КАК УСИЛИТЕЛЬ

3,1 полевой МОП-транзистор
Поскольку затвор MOSFET практически не потребляет ток, выходной ток этого устройства регулируется напряжением затвора. Чтобы изучить этот эффект, измерьте ток стока как функцию напряжения затвора с заземленным истоком.Используйте схему на рис. 9.3, где резистор стока R _d может быть 1 кОм. Увеличьте напряжение затвора V _g от нуля, контролируя напряжение стока. В _д. Рассчитайте ток стока и постройте его зависимость от V _g. Определите пороговое напряжение транзистора.
Рис. 9.3: Схема MOSFET с общим истоком.
3.2 БЮТ
BJT может управляться током базы, и цель этого измерения — продемонстрировать так называемое «усиление тока» транзистора или отношение тока коллектора к току базы. Коэффициент усиления по току (β или h _FE) не является хорошим параметром транзистора, потому что он зависит от условий эксплуатации и широко варьируется для разных образцов одного и того же типа, но он демонстрирует важную функцию транзистора: усиление .
Измерьте коэффициент усиления транзистора по току для нескольких значений I _B, используя схему, показанную на рисунке 9.4 ниже.
Рис. 9.4 Схема измерения коэффициента усиления по току.
У вас есть несколько вариантов выполнения этих измерений. Измеряя V _b и V _bb с помощью цифрового вольтметра, вы можете определить ток базы, если известно значение резистора базы (4.7к на рис. 9.4). В качестве альтернативы вы можете измерить базовый ток напрямую с помощью цифрового амперметра. Ток коллектора можно определить путем измерения напряжения коллектора V _c или напрямую, подключив аналоговый амперметр последовательно с резистором 1 кОм. Цифровой измеритель понадобится для измерения V _b или тока в базе.
Выполните измерения для нескольких значений базового тока I _B, изменив V _bb. Составьте таблицу результатов, включая напряжение база-эмиттер В _BE и напряжение коллектор-эмиттер V _CE, а также расчетные значения усиления по току ( h _FE или beta ).

4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРА

С помощью измерителя кривой протестируйте МОП- и БЮТ-транзисторы в режиме общего истока или эмиттера, соответственно. Характеристические кривые включают ток стока (коллектора) как функцию напряжения стока (коллектора) для различных значений напряжения затвора (тока базы).Выберите диапазоны напряжения и тока, которые включают значения, которые вы измерили в части 3. Нарисуйте наблюдаемые кривые, маркируя оси, и укажите приблизительные масштабы осей. Свяжите кривые со значениями, измеренными в части 3.

5. МОП-транзистор КАК АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

Очень полезная схема, невозможная с BJT, может быть построена с MOSFET, используемыми в качестве переключателей аналоговых сигналов. Они действуют как твердотельные реле, управляемые напряжением затвора, в то время как стандартные реле управляются током в их катушках. Такие схемы, используемые в системах сбора данных, служат аналоговыми мультиплексорами, которые позволяют выбирать один из нескольких входов данных. В других приложениях они могут изменять коэффициент усиления операционного усилителя или коэффициент затухания путем переключения различных резисторов, используя уровни управляющего напряжения, обычно устанавливаемые цифровыми схемами. Существуют специальные аналоговые переключатели CMOS, выполненные в виде интегральных схем в нескольких блоках, также называемых воротами передачи. Здесь мы начинаем эксперимент с аналоговыми переключателями, используя наш силовой полевой МОП-транзистор.
Создайте аналоговый переключатель с использованием полевого МОП-транзистора. Подайте сигнал на исток и снимите выходной сигнал с резистора (от 10 кОм до 100 кОм), подключенного между стоком и землей. Управляющее напряжение должно подаваться на затвор через обычный однополюсный переключатель. Подайте сигнал, передавая некоторое смещение постоянного тока от генератора на вход, и наблюдайте за выходом на осциллографе, изменяя положение переключателя. Отрегулируйте регулятор смещения постоянного тока на генераторе и понаблюдайте за его эффектом. Каким должно быть соотношение между уровнем управляющего напряжения, подаваемого на затвор, и уровнем входного напряжения, чтобы это устройство работало?

ОТЧЕТ

Включите все схемы со значениями компонентов.
Представьте наглядно все графики.
Решите все проблемы и вопросы, выделенные жирным шрифтом в тексте.
Какие основные различия вы заметили в работе MOSFET и BJT?

Как работает транзистор?

Спросил:

Тони Уилан

Ответ

Конструкция транзистора позволяет ему работать как усилитель или переключатель.Это
достигается за счет использования небольшого количества электричества для управления воротами на гораздо большем
подача электричества, очень похожая на поворот клапана для управления подачей воды.
Транзисторы

состоят из трех частей: базы, коллектора и эмиттера. База
это устройство управления затвором для большего источника электроэнергии. Коллекционер — это
большее электрическое питание, и эмиттер является выходом для этого источника. Отправив
различные уровни тока от базы, количество тока, протекающего через затвор
от коллектора может регулироваться.Таким образом, очень небольшое количество тока может быть
используется для управления большим током, как в усилителе. Тот же процесс используется для
создать двоичный код для цифровых процессоров, но в этом случае порог напряжения
для открытия коллекторного затвора необходимо пять вольт. Таким образом, транзистор
используется как переключатель с двоичной функцией: пять вольт — включено, менее пяти вольт — выключено.

Полупроводящие материалы — вот что делает возможным создание транзисторов.Большинство людей знакомы
с электропроводящими и непроводящими материалами. Металлы обычно считаются
как проводящие. Такие материалы, как дерево, пластик, стекло и керамика
непроводящие или изоляторы. В конце 1940-х годов группа ученых, работающая в Bell
Лаборатории в Нью-Джерси обнаружили, как брать определенные типы кристаллов и использовать их в качестве
электронные устройства управления за счет использования их полупроводниковых свойств.
неметаллические кристаллические структуры обычно считаются изоляторами.Но по
заставляя кристаллы германия или кремния расти с примесями, такими как бор или
фосфора кристаллы приобретают совершенно другие электропроводящие свойства. От
помещая этот материал между двумя проводящими пластинами (эмиттером и коллектором),
транзистор сделан. Путем подачи тока на полупроводниковый материал (основание) электроны
собираться до тех пор, пока не будет сформирован эффективный канал, по которому проходит электричество
Учеными, ответственными за изобретение транзистора, были Джон
Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли.Их патент назывался: «Три
Элемент электродной цепи из полупроводниковых материалов ».

Артикул:

Ответил:

Стивен Портц, учитель технологий, средняя школа космического побережья, Флорида

Существует два основных типа транзисторов-переходных транзисторов и полевых транзисторов.
Каждый работает по-своему. Но полезность любого транзистора заключается в его
возможность управления сильным током при слабом напряжении. Например, транзисторы в
система громкой связи усиливает (усиливает) слабое напряжение, возникающее, когда человек говорит
в микрофон.Электричество, идущее от транзисторов, достаточно сильное, чтобы
использовать громкоговоритель, который издает звуки намного громче, чем голос человека.

ПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Соединительный транзистор состоит из тонкого кусочка одного типа
полупроводниковый материал между двумя более толстыми слоями противоположного типа. Например, если
средний слой p-типа, внешние слои должны быть n-типа. Такой транзистор — это
Транзистор NPN. Один из внешних слоев называется эмиттером, а другой известен
как коллекционер.Средний слой — это основа. Места присоединения эмиттера к
база и база, соединяющая коллектор, называются узлами.

Слои NPN-транзистора должны иметь правильное напряжение, подключенное к ним. В
Напряжение базы должно быть положительнее, чем у эмиттера. Напряжение
коллектор, в свою очередь, должен быть более положительным, чем у цоколя. Напряжения
питается от батареи или другого источника постоянного тока.
Эмиттер подает электроны.База оттягивает эти электроны от эмиттера, потому что
он имеет более положительное напряжение, чем эмиттер. Это движение электронов создает
поток электричества через транзистор.

Ток проходит от эмиттера к коллектору через базу. Изменения в
напряжение, подключенное к базе, изменяет поток тока, изменяя количество
электроны в базе. Таким образом, небольшие изменения в базовом напряжении могут вызвать большие
изменения тока, вытекающего из коллектора.

Производители также производят соединительные транзисторы PNP. В этих устройствах эмиттер и
коллектор — это полупроводниковый материал p-типа и база n-типа. Соединение PNP
Транзистор работает по тому же принципу, что и транзистор NPN. Но он отличается в одном
уважать. Основной поток тока в транзисторе PNP регулируется путем изменения
количество дырок, а не количество электронов в базе. Также этот тип
Транзистор работает правильно только в том случае, если отрицательная и положительная клеммы к нему являются
обратная сторона транзистора NPN.

ТРАНЗИСТОРЫ ПОЛЕВОГО ЭФФЕКТА

Полевой транзистор имеет только два слоя полупроводника.
материал, один поверх другого. Электричество проходит через один из слоев, называемый
канал. Напряжение, подключенное к другому слою, называемому затвором, мешает
ток, текущий в канале. Таким образом, напряжение, подключенное к затвору, управляет
сила тока в канале. Существует две основных разновидности полевого эффекта.
транзисторы — полевой транзистор (JFET) и металлооксидный полупроводник
полевой транзистор (MOSFET).Большинство транзисторов, содержащихся в сегодняшних
интегральные схемы — это МОП-транзисторы.

Ответил:

Джастин Шорс, ученик старшей школы

Что такое транзистор? Типы, использование, принцип работы

Транзистор определяется как полупроводниковое устройство, которое в основном состоит из трех выводов для усиления или переключения электронных сигналов и электрических целей. Эти устройства, обычно классифицируемые на биполярные переходные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET), позволяют использовать радиоприемники, компьютеры, калькуляторы и т. Д., Которые вы используете сегодня.

Что ж, учитывая, что современные транзисторы, такие как BC547, 2n2222, 2n3904 и т. Д., Используются в микроконтроллерах (например, Arduino) или в приложениях для построения электрических схем, важно, чтобы мы более подробно рассмотрели транзисторы в сегодняшнем блоге.

Типы транзисторов и условные обозначения их схем

Ранее мы упоминали, что существует два типа транзисторов; Биполярные и полевые транзисторы.В этом разделе мы более подробно рассмотрим каждый тип транзистора и объясним, как он работает.

Что такое BJT (NPN и PNP) и как это работает?

Типичный БЮТ

Во-первых, для BJT он поставляется в двух итерациях или версиях; NPN и PNP BJT с обозначениями схем, показанными ниже:

BJT: символы цепей NPN и PNP

Как видите, и в итерациях NPN и PNP контакты помечены; Коллектор (C), база (B) и эмиттер (E). Разницу между ними можно заметить по направлению стрелки; где для NPN стрелка выходит из базы, а для PNP стрелка входит в базу.

Как работает BJT?

Теперь, когда мы определили, что такое BJT, мы посмотрим, как BJT работают, на простой иллюстрации ниже:

Ref

Для NPN-транзистора он состоит из слоя полупроводника, легированного P, между двумя слоями материала, легированного азотом, где электроны проходят от эмиттера к коллектору. Затем эмиттер «испускает» электроны в базу, при этом база управляет номером. электронов испускает эмиттер. Выброшенные электроны, наконец, собираются коллектором и отправляются в следующую часть цепи.

В то время как для транзистора PNP он состоит из слоя полупроводника с примесью азота между двумя слоями материала с примесью фосфора, где ток базы, поступающий в коллектор, усиливается. По сути, ток по-прежнему контролируется базой, но течет в противоположном направлении. Кроме того, вместо испускания электронов эмиттер в PNP испускает «дырки» (концептуальное отсутствие электронов), которые затем собираются коллектором.

Что такое полевой транзистор и как он работает?

Полевой транзистор, другой тип транзистора, чаще всего классифицируется как MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) и состоит из контактов; Ворота, исток, сток.Благодаря другой конструкции выводов он работает несколько иначе, чем BJT.

Как работает полевой транзистор

Чтобы понять, как работает полевой транзистор, мы рассмотрим типичную принципиальную схему:

Схема MOSFET

Блок, также известный как подложка полупроводника p-типа, действует как основа для MOSFET
Две стороны на этой подложке p-типа сделаны сильно легированными примесью n-типа (обозначена как n +)
Выводы стока (исток и сток) затем выводятся из этих двух концевых областей
Вся поверхность подложки покрыта слоем диоксида кремния
Диоксид кремния действует как изоляция
Тонкая Затем поверх диоксида кремния помещается изолированная металлическая пластина, действующая как пластина конденсатора.
Вывод затвора затем выводится из тонкой металлической пластины.
Затем формируется цепь постоянного тока путем подключения источника напряжения между этими двумя Области n-типа (отмечены красным)

Когда напряжение подается на затвор, он генерирует электрическое поле, которое изменяет ширину области канала, где e лектроны текут.Чем шире область канала, тем лучше будет проводимость устройства.

BJT против MOSFET транзистора

Теперь, когда мы рассмотрели оба типа транзисторов; BJT и FET (широко известные MOSFET), давайте посмотрим на их различия, показанные в таблице ниже:

12 Конструкция затвора 903 , сток с более сложной структурой

	MOSFET	BJT
Определение	Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор	Биполярный транзистор 3 Клеммы: Аппаратное обеспечение
3 клеммы: Эмиттер, база и коллектор
Принцип работы	Для работы MOSFET требуется напряжение на электроде затвора с оксидной изоляцией	Для работы BJT , он зависит от тока на базовом выводе
Пригодность для использования	Высокомощные приложения для управления током Аналоговые и цифровые схемы	Слаботочные приложения

Какой транзистор выбрать?

Хотя MOSFET имеет преимущества перед BJT, такие как управление напряжением, выбор любого из них зависит от целей вашего приложения. Вот для чего подходит каждый транзистор:

Если вы хотите регулировать поток сильного тока узкими импульсами или для любых приложений с большой мощностью, MOSFET — это то, что вам нужно. достаточно для выполнения работы

Применения транзистора

Транзистор чаще всего используется в качестве электронных переключателей в цифровых схемах или в качестве усилителя.Давайте объясним, как работает каждое приложение.

Транзисторы как переключатели

Переключатели включаются и выключаются, тогда как для транзисторов он действует как таковой, создавая двоичный эффект включения / выключения переключателя, поэтому для его переключения не требуется привод, а вместо этого требуется напряжение. Такое приложение используется для управления потоком энергии к другой части цепи. Другими словами, небольшой ток, протекающий через одну часть транзистора, позволяет протекать гораздо большему току через другую часть транзистора.

Транзисторы как переключатели можно увидеть в микросхемах памяти, где присутствуют миллионы транзисторов, которые включаются и выключаются.

Транзисторы в качестве усилителя

Транзисторы работают не только как переключатели, но и как усилители, принимая крошечные электрические токи и производя гораздо более высокий выходной ток на другом конце. Такие транзисторы обычно используются в слуховых аппаратах, радио и т.

Рекомендуемые транзисторы для использования

Ранее мы установили, что MOSFET является частью семейства полевых транзисторов, что делает его отличным вариантом для управления большим током.Но знаете ли вы, что это первый компактный транзистор, который можно миниатюризировать для широкого спектра применений?

Да! с революцией в электронных технологиях, он постепенно превратился в миниатюрные модули для использования в микроконтроллерах (например, Arduino)

Ниже мы даем рекомендации по MOSFET-транзисторам, идеально подходящим для такого использования!

Роща — МОП-транзистор

Grove — MOSFET

Как следует из названия, Grove — MOSFET представляет собой миниатюрный МОП-транзистор, который помогает вам легко управлять проектом высокого напряжения с помощью вашей платы Arduino!

Особенности:

Две винтовые клеммы на плате; один для внешнего источника питания, а другой для устройства, которым вы хотите управлять с помощью
5V — 15V управления напряжением

Благодаря нашей системе Grove вы также сможете испытать Plug and Play с помощью наших кабелей Grove, легко добавить или удалить этот транзистор в свой электронный проект!

Хотите узнать больше о Grove — MOSFET? Вы можете посетить страницу продукта здесь, чтобы увидеть его техническое описание, схему и многое другое!

Сводка

Это все, что вам нужно на сегодняшний день по транзисторам. Я надеюсь, что благодаря этому вы получите общее представление о том, что такое транзистор, типы транзисторов (BJT, FET), как они работают и их применение!

Если вы ищете простое взаимодействие Arduino с MOSFET, обратите внимание на Grove — MOSFET!

Теги: bc547, bjt, bjt транзистор, fet, как работает транзистор, mosfet, mosfet транзистор, npn, pnp, транзистор, схема транзистора, функция транзистора, символ транзистора, символы транзистора, типы транзисторов, что такое транзистор

Продолжить чтение

Полевые транзисторы с изолированным затвором Рабочий лист

Пусть электроны сами дадут вам ответы на ваши собственные «практические проблемы»!

Ноты:

По моему опыту, студентам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом.С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических задач, над которыми нужно работать, и дают ученикам ответы, с которыми они могут проверить свою работу. Хотя такой подход позволяет студентам овладеть теорией схем, он не дает им полноценного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические схемы построения схем и использование испытательного оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: ученики должны построить свои собственные «практические задачи» с реальными компонентами и попытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока.Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которых они не достигли бы, просто решая уравнения.

Еще одна причина для использования этого метода практики — научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента. Студенты также разовьют реальные навыки поиска и устранения неисправностей, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схем.

Выделите несколько минут времени со своим классом, чтобы ознакомиться с некоторыми «правилами» построения схем, прежде чем они начнутся.Обсудите эти проблемы со своими учениками в той же сократической манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, вместо того, чтобы просто говорить им, что они должны и не должны делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, насколько плохо студенты понимают инструкции, представленные в типичном формате лекции (монолог преподавателя)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, необходимое ученикам для построения реальных схем вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, посещающих ваш курс?

Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах.Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, то во что бы то ни стало придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планирует, чтобы наши ученики что-то делали в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потраченное впустую» время, потраченное на создание реальных схем, принесет огромные дивиденды, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, если студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичных исследований , тем самым давая им возможность продолжить свое образование в области электротехники / электроники в автономном режиме.

В большинстве наук реалистичные эксперименты намного сложнее и дороже, чем электрические схемы. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих опасности для безопасности и стоивших меньше, чем учебник. Они не могут, но вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставьте своих учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

Как работают транзисторы? — Объясни, что это за штука

org/Person»> Криса Вудфорда.Последнее изменение: 8 декабря 2021 г.

Ваш мозг содержит около 100 миллиардов клеток, называемых нейронами, — крошечных переключателей, которые позволяют вам думать и запоминать вещи.
Компьютеры содержат миллиарды
миниатюрных «клеток мозга». Их называют транзисторами и
они сделаны из кремния, химического элемента, обычно встречающегося в песке.
Транзисторы произвели революцию в электронике с момента их появления.
изобретен более полувека назад Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и
Уильям Шокли. Но что это такое и как они работают?

Фото: Насекомое с тремя ногами? Нет, типичный транзистор на электронной плате.Хотя простые схемы содержат отдельные транзисторы, подобные этому, сложные схемы внутри компьютеров также содержат микрочипы, каждый из которых может иметь тысячи, миллионы или сотни миллионов транзисторов, упакованных внутри. (Технически, если вас интересуют более интересные элементы, это кремниевый транзистор усилителя PNP 5401B. Я объясню, что все это означает сейчас.)

Что на самом деле делает транзистор?

Фото: более пристальный взгляд на 5401B.

Транзистор действительно прост — и действительно сложен. Давайте начнем с
простая часть. Транзистор — это миниатюрный электронный компонент, который
может выполнять две разные работы. Может работать как усилитель или как переключатель:

Когда он работает как усилитель, требуется
в крошечном электрическом токе на одном конце (
входной ток) и производит гораздо больший электрический ток (выходной
ток) на другом. Другими словами, это своего рода бустер тока. Это входит
действительно полезно в таких вещах, как слуховые аппараты, одна из первых вещей
люди использовали транзисторы для.В слуховом аппарате есть крошечный микрофон.
который улавливает звуки из окружающего вас мира и превращает их в
колеблющиеся электрические токи. Они подаются на транзистор, который
усиливает их и приводит в действие крошечный громкоговоритель,
так что вы слышите гораздо более громкую версию окружающих вас звуков.
Уильям Шокли, один из изобретателей транзистора, однажды объяснил студенту транзисторные усилители в более подробном виде.
юмористический способ: «Если взять тюк сена и привязать его к
хвост мула, а затем чиркнуть спичкой и поджечь тюк сена,
и если вы затем сравните энергию, израсходованную вскоре после этого,
мул с энергией, затраченной вами на зажигание спички,
вы поймете концепцию усиления.«

Транзисторы также могут работать как переключатели. А
крошечный электрический ток, протекающий через одну часть транзистора, может значительно увеличить
ток течет через другую его часть. Другими словами, маленький
ток переключается на больший. По сути, так работают все компьютерные микросхемы. За
например, микросхема памяти
содержит сотни миллионов или даже миллиарды транзисторов,
каждый из которых можно включить или выключить индивидуально. Поскольку каждый
транзистор может находиться в двух различных состояниях, он может
хранить два разных числа, ноль и единицу.С миллиардами транзисторов микросхема может хранить миллиарды нулей и единиц, и
почти столько же обычных цифр и букв (или символов, как мы их называем). Подробнее об этом чуть позже.

Фото: Компактные слуховые аппараты были одними из первых применений транзисторов, а этот датируется концом 1950-х или 1960-х годов. Он был размером с колоду игральных карт, поэтому его можно было носить в кармане пиджака или на нем. С другой стороны корпуса находится микрофон, который улавливает окружающие звуки.Вы можете ясно видеть четыре маленьких черных транзистора внутри, усиливающих эти звуки, а затем выстреливающих их в маленький динамик (внизу), который находится у вас в ухе.

Самое замечательное в машинах старого образца было то, что вы могли
их отдельно, чтобы понять, как они работают. Это никогда не было слишком сложно, с
немного толкать и тыкать, чтобы узнать, какой бит сделал что и как один
вещь привела к другому. Но электроника совсем другая. Это все
об использовании электронов для управления электричеством.Электрон — это
минута
частица внутри атома. Он такой маленький, весит чуть меньше
0.000000000000000000000000000001 кг! Самые современные транзисторы работают
контролируя движения отдельных электронов, чтобы вы могли
представьте, насколько они маленькие. В современном компьютерном чипе размер
ноготь, вы, вероятно, найдете от 500 миллионов
и два миллиарда отдельных транзисторов. Нет шанса разобрать транзистор, чтобы узнать, как он
работает, поэтому мы должны понять это с помощью теории и воображения.Во-первых, это помогает, если мы знаем, из чего сделан транзистор.

Как делается транзистор?

Фото: Кремниевая пластина. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Транзисторы изготовлены из кремния, химического элемента, содержащегося в песке, который обычно не проводит
электричество (оно не позволяет электронам легко проходить через него).
Кремний — полупроводник, а это значит, что он
ни на самом деле
проводник (что-то вроде металла, пропускающего электричество), ни
изолятор (что-то вроде пластика, не пропускающего электричество).Если
мы обрабатываем кремний примесями (процесс, известный как легирование),
мы можем заставить его вести себя по-другому
способ. Если мы добавим в кремний химические элементы мышьяк, фосфор,
или сурьма, кремний получает дополнительные «свободные» электроны — те, которые
может проводить электрический ток, поэтому электроны будут вытекать
об этом более естественно. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, кремний
обработанный таким образом, называется n-типом (отрицательный
тип). Мы также можем легировать кремний другими примесями, такими как бор,
галлий и алюминий.В кремнии, обработанном таким образом, меньше таких
«свободные» электроны, поэтому электроны в соседних материалах будут стремиться втекать в него. Мы называем этот кремний p-типом (положительным типом).

Быстро, мимоходом, важно отметить, что ни кремний n-типа, ни p-типа на самом деле не имеет заряда сам по себе : оба электрически нейтральны. Это правда, что кремний n-типа имеет дополнительные «свободные» электроны, которые увеличивают его проводимость, в то время как кремний p-типа имеет меньше этих свободных электронов, что помогает увеличить его проводимость противоположным образом. В каждом случае дополнительная проводимость возникает из-за добавления к кремнию нейтральных, (незаряженных) атомов примесей, которые изначально были нейтральными — и мы не можем создавать электрические заряды из воздуха! Для более подробного объяснения мне потребуется представить идею под названием
ленточная теория, что немного выходит за рамки данной статьи. Все, что нам нужно помнить, это то, что «лишние электроны» означают лишние свободных электронов — те, которые могут свободно перемещаться и помогать переносить электрический ток.

Кремниевые бутерброды

Теперь у нас есть два разных типа кремния. Если мы сложим их вместе
слоями, делая бутерброды из материала p-типа и n-типа, мы можем сделать
различные виды электронных компонентов, которые работают во всех видах
способами.

Artwork: Соедините кремний n-типа с кремнием p-типа, и вы получите переход n-p, который является основой диодов и транзисторов.

Предположим, мы соединяем кусок кремния n-типа с частью p-типа
кремний и поставьте электрические контакты с обеих сторон. Увлекательно и полезно
вещи начинают происходить на стыке двух
материалы. Если мы обратимся
от тока, мы можем заставить электроны течь через переход от
сторона n-типа к стороне p-типа и наружу через цепь. Этот
происходит из-за отсутствия электронов на стороне p-типа
переход притягивает электроны со стороны n-типа и наоборот. Но
если
мы меняем направление тока, электроны вообще не текут. Что мы
сделанный здесь называется диодом (или выпрямителем).
Это электронный
компонент, который позволяет току течь через него только в одном направлении.Это
полезно, если вы хотите превратить переменный (двусторонний) электрический ток в
постоянный (односторонний) ток. Диоды тоже можно сделать так, чтобы они испускали
светится, когда через них проходит электричество. Вы могли видеть эти
светодиоды на карманных калькуляторах и электронных
дисплеи на стереооборудовании Hi-Fi.

Как работает соединительный транзистор

Фотография: Типичный кремниевый PNP-транзистор (A1048, разработанный как усилитель звуковой частоты).

Теперь предположим, что вместо этого мы используем три слоя кремния в нашем сэндвиче.
из двух.Мы можем сделать бутерброд p-n-p (с ломтиком n-типа
кремний в качестве заполнения между двумя пластинами p-типа) или n-p-n
сэндвич (с p-типом между двумя плитами n-типа). Если мы
присоединить электрические контакты ко всем трем слоям сэндвича, мы можем
сделать компонент, который будет либо усиливать ток, либо включать его, либо
выключен — иными словами, транзистор. Посмотрим, как это работает в случае
n-p-n транзистор.

Итак, мы знаем, о чем говорим, давайте дадим имена трем
электрические контакты.Мы назовем два контакта, соединенных с двумя
кусочки кремния n-типа эмиттер и коллектор,
и контакт
присоединенный к кремнию p-типа, который мы будем называть базой. Когда нет
ток
протекает в транзисторе, мы знаем, что кремний p-типа не хватает
электроны (показаны здесь маленькими знаками плюса, обозначающими положительные
зарядов), а два куска кремния n-типа имеют лишние электроны
(показаны маленькими знаками минус, обозначающими отрицательные заряды).

Другой способ взглянуть на это — сказать, что в то время как n-тип имеет
избыток электронов, p-тип имеет дырки, где электроны
должно быть.Обычно отверстия в основании действуют как барьер, предотвращающий любые
значительный ток от эмиттера к коллектору при
транзистор находится в выключенном состоянии.

Транзистор работает, когда электроны и дырки начинают двигаться
через два перехода между кремнием n-типа и p-типа.

Давай
подключить транзистор к некоторой мощности. Допустим, мы прикрепляем небольшой
положительное напряжение на базу, сделать эмиттер отрицательно заряженным и
сделать коллектор положительно заряженным.Электроны вытягиваются из
эмиттер в базу, а затем из базы в коллектор. И
транзистор переходит в состояние «включено»:

Малый ток, который мы включаем на базе, создает большой ток.
поток между эмиттером и коллектором. Повернув небольшой вход
ток в большой выходной ток, транзистор действует как усилитель. Но
в то же время он действует как переключатель. Когда нет тока
база, между коллектором и
эмиттер.Включите базовый ток, и течет большой ток. Итак, база
ток включает и выключает весь транзистор. Технически это
тип транзистора называется биполярным, потому что
два разных вида (или «полярностей») электрического заряда (отрицательные электроны и
положительные отверстия) участвуют в протекании тока.

Мы также можем понять транзистор, представив его как пару диодов. С
база положительная и эмиттер отрицательная, переход база-эмиттер похож на прямое смещение
диод, с электронами, движущимися в одном направлении через переход (слева направо в
схему) и отверстия, идущие в противоположную сторону (справа налево).База-коллектор
переход похож на диод с обратным смещением. Положительное напряжение коллектора тянет
большая часть электронов проходит через внешнюю цепь (хотя некоторые электроны действительно рекомбинируют с дырками в основании).

Как работает полевой транзистор (FET)

Все транзисторы работают, управляя движением электронов, но
не все из них делают это одинаково. Подобно переходному транзистору, полевой транзистор
(полевой транзистор) имеет три разных контакта, но они
иметь названия источник (аналог эмиттера), сток
(аналог
коллектор), и затвор (аналог цоколя).В полевом транзисторе
слои
Кремний n-типа и p-типа устроен несколько иначе и
покрытый слоями металла и оксида. Это дает нам устройство под названием
MOSFET (Металлооксидное полупроводниковое поле)
Эффектный транзистор).

Хотя в истоке и стоке n-типа есть лишние электроны,
они не могут перетекать от одного к другому из-за дыр в
ворота p-типа между ними. Однако если приложить положительный
напряжение на затвор, там создается электрическое поле, позволяющее
электроны должны течь по тонкому каналу от истока к стоку.Этот
«полевой эффект» позволяет току течь и включает транзистор:

Для полноты картины отметим, что полевой МОП-транзистор является однополярным.
транзистор потому что только один («полярность»)
электрического заряда участвует в его работе.

Как работают транзисторы в калькуляторах и компьютерах?

На практике вам не нужно ничего знать об этом
электроны и дыры, если вы не собираетесь
разрабатывать компьютерные микросхемы для заработка! Все, что вам нужно знать, это то, что
транзистор работает как усилитель или переключатель, используя небольшой ток
включить более крупный. Но есть еще одна вещь, которую стоит знать:
как все это помогает компьютерам хранить
информацию и принимать решения?

Мы можем соединить несколько транзисторных ключей, чтобы что-то сделать
называется логическим вентилем, который сравнивает несколько
входные токи и в результате дает другой выход. Логические ворота позволяют компьютерам создавать
очень простые решения с использованием математической техники, называемой булевой алгеброй. Точно так же и ваш мозг принимает решения. Например,
используя «входные данные» (то, что вы знаете) о погоде и о том, что у вас есть
свой коридор, вы можете принять такое решение: «Если идет дождь И я
есть зонтик, я пойду в
магазины ».Это пример булевой алгебры с использованием так называемого AND
«оператор» (слово «оператор» — это просто немного математического жаргона, чтобы
заставляют вещи казаться более сложными, чем они есть на самом деле). Ты можешь сделать
аналогичные решения с другими операторами. «Если ветрено ИЛИ идет снег,
тогда я надену пальто «- это
пример использования оператора ИЛИ. Или как насчет «Если идет дождь, И я
есть зонтик ИЛИ у меня пальто, тогда можно выйти на улицу «. Используя AND,
ИЛИ и другие операторы, вызываемые
Компьютеры NOR, XOR, NOT и NAND могут складывать или сравнивать двоичные числа.Эта идея является краеугольным камнем компьютерных программ: логическая
серия инструкций, которые заставляют компьютеры действовать.

Обычно переходной транзистор выключен, когда нет базы.
ток и переключается в положение «включено», когда течет базовый ток. Это значит это
требует электрического тока для включения или выключения транзистора. Но
Такие транзисторы можно подключить к логическим элементам, чтобы их выход
соединения возвращаются на свои входы. Транзистор
затем остается включенным, даже если базовый ток отключен.Каждый раз новый
база
ток течет, транзистор «щелкает» или выключается. Остается в одном из
эти стабильные состояния (включены или выключены) до тех пор, пока не появится другой ток
приходит и переворачивает его в другую сторону. Такая аранжировка
известен как триггер, и это превращает
транзистор в простой
запоминающее устройство, в котором хранится ноль (когда он выключен) или один (когда он
на). Шлепанцы — это основная технология, лежащая в основе компьютерных микросхем памяти.

Кто изобрел транзистор?

Изображение: оригинальный дизайн точечного транзистора, как изложено в
Патент Джона Бардина и Уолтера Браттейна в США (2 524 035), поданный в июне 1948 г. (примерно через шесть месяцев после
оригинальное открытие) и награжден 3 октября 1950 года.Это простой PN-транзистор с
тонкий верхний слой германия P-типа (желтый) на нижнем слое германия N-типа (оранжевый).
Три контакта: эмиттер (E, красный), коллектор (C, синий) и база (G, зеленый).
Вы можете прочитать больше в оригинальном патентном документе, который указан в ссылках ниже.
Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

транзисторов были изобретены в Bell Laboratories в Нью-Джерси в 1947 году.
трех блестящих физиков США: Джона Бардина (1908–1991), Уолтера
Браттейн (1902–1987) и Уильям
Шокли (1910–1989).

Команда, возглавляемая Шокли, пыталась
разработать новый тип усилителя для телефонной системы США — но что
собственно изобретенные они оказались гораздо более распространенными
Приложения. Бардин и Браттейн создали первый практический транзистор
(известный как точечный транзистор) во вторник, 16 декабря 1947 г.
Хотя Шокли сыграл большую роль в этом проекте, он был
разъяренный и взволнованный из-за того, что его оставили в стороне. Вскоре после этого во время
остановиться в отеле на конференции по физике, единолично выяснил он
теория переходного транзистора — устройство гораздо лучше, чем
точечный транзистор.

В то время как Бардин ушел из Bell Labs, чтобы стать академиком (он продолжил
пользуются еще большим успехом при изучении сверхпроводников в Университете Иллинойса),
Браттейн остался на некоторое время, прежде чем уйти на пенсию, чтобы стать учителем.
Шокли основал собственную компанию по производству транзисторов и помог вдохновить
современный феномен «Силиконовая долина» (процветающий район
вокруг Пало-Альто, Калифорния, где корпорации электроники
собраны). Двое его сотрудников, Роберт Нойс и Гордон Мур, ушли.
чтобы основать Intel, крупнейшего в мире производителя микрочипов.

Бардин, Браттейн и Шокли ненадолго воссоединились несколько лет спустя, когда
они поделились лучшими научными достижениями мира
награда,
Нобелевская премия по физике 1956 г.,
за их открытие. Их история
захватывающий рассказ о
интеллектуальный талант борется с мелкой ревностью, и это хорошо
стоит прочтения
больше о. Вы можете найти отличные отчеты об этом среди книг и
веб-сайты, перечисленные ниже.

Как работают транзисторы (BJT и MOSFET)

Транзистор — это простой компонент, который можно использовать для создания множества интересных проектов.В этом практическом руководстве вы узнаете, как работают транзисторы, и сможете использовать их в своей следующей схеме.

На самом деле это довольно просто, если вы изучите основы. Мы сосредоточимся на двух наиболее распространенных транзисторах; BJT и MOSFET .

Транзистор работает как электронный переключатель. Он может включать и выключать ток. Проще всего представить себе транзистор как реле без каких-либо движущихся частей. Транзистор похож на реле в том смысле, что вы можете использовать его для включения и выключения чего-либо.

Но транзистор также можно частично включить, что полезно для создания усилителей.

Как работают транзисторы (БЮТ)

Начнем с классического транзистора NPN. Это биполярный транзистор (BJT) , имеющий три ножки:

База (б)
Коллектор (в)
Излучатель (д)

Если вы включите его, через него может течь ток от коллектора к эмиттеру. Когда он выключен, ток не может течь.

В приведенном ниже примере схемы транзистор выключен. Это означает, что через него не может протекать ток, поэтому светоизлучающий диод (LED) также выключен.

Чтобы включить транзистор, необходимо напряжение около 0,7 В между базой и эмиттером.

Если бы у вас была батарея 0,7 В, вы могли бы подключить ее между базой и эмиттером, и транзистор включился бы.

Поскольку у большинства из нас нет батареи 0,7 В, как нам включить транзистор?

Легко! Часть транзистора база-эмиттер работает как диод. Диод имеет прямое напряжение , которое он «берет» из имеющегося напряжения. Если вы добавите резистор последовательно, остальная часть напряжения упадет на резисторе.

Таким образом, вы автоматически получите около 0,7 В, добавив резистор.

Это тот же принцип, который вы используете для ограничения тока через светодиод, чтобы он не взорвался.

Если вы также добавите кнопку, вы можете управлять транзистором и, следовательно, светодиодом, включаться и выключаться с помощью кнопки:

Выбор значений компонентов

Чтобы выбрать значения компонентов, вам нужно знать еще одну вещь о том, как работают транзисторы:

Когда ток течет от базы к эмиттеру, транзистор включается, так что больший ток может течь от коллектора к эмиттеру.

Существует связь между величинами двух токов. Это называется усилением транзистора.

Для транзистора общего назначения, такого как BC547 или 2N3904, это может быть около 100.

Это означает, что если у вас есть ток 0,1 мА от базы к эмиттеру, вы можете получить 10 мА (в 100 раз больше), протекающее от коллектора к эмиттеру.

Резистор какого сопротивления нужен для R1, чтобы ток протекал 0,1 мА?

Если батарея 9В, а база-эмиттер транзистора захватывает 0.7 В, на резисторе осталось 8,3 В.

Вы можете использовать закон Ома, чтобы найти номинал резистора:

Треугольник закона Ома

Значит нужен резистор на 83 кОм. Это не стандартное значение, но 82 кОм, и это достаточно близко.

R2 предназначен для ограничения тока светодиода. Вы можете выбрать значение, которое вы выбрали бы, если бы вы подключили светодиод и резистор непосредственно к батарее 9 В, без транзистора. Например, 1 кОм должен работать нормально.

Посмотрите видеообъяснение транзистора, которое я сделал несколько лет назад (простите за олдскульное качество):

Как выбрать транзистор

NPN-транзистор является наиболее распространенным из биполярных транзисторов (BJT) . Но есть еще один, называемый PNP-транзистором, который работает точно так же, только все токи имеют противоположное направление.

При выборе транзистора важно помнить о том, какой ток транзистор может выдерживать.Это называется током коллектора (I _C).

БЕСПЛАТНЫЙ бонус: Загрузите основные электронные компоненты [PDF] — мини-книгу с примерами, которая научит вас, как работают основные компоненты электроники.

Как работает полевой МОП-транзистор

MOSFET-транзистор — еще один очень распространенный тип транзисторов. Он также имеет три контакта:

Затвор (g)
Источники
Сток (d)

Символ MOSFET (N-канал)

MOSFET работает аналогично BJT-транзистору, но с одним важным отличием:

В биполярном транзисторе , ток от базы к эмиттеру определяет, сколько тока может протекать от коллектора к эмиттеру.

В MOSFET-транзисторе напряжение между затвором и истоком определяет, сколько тока может протекать от стока к истоку.

Пример: как включить полевой МОП-транзистор

Ниже приведен пример схемы включения полевого МОП-транзистора.

Чтобы включить МОП-транзистор, вам необходимо напряжение между затвором и истоком, которое выше порогового напряжения вашего транзистора. Например, BS170 имеет пороговое напряжение затвор-исток , равное 2.1В. (Вы найдете эту информацию в таблице).

Пороговое напряжение полевого МОП-транзистора — это фактически напряжение, при котором он отключается. Итак, чтобы правильно включить транзистор, вам нужно напряжение немного выше этого.

Насколько выше, зависит от того, какой ток вы хотите иметь (и вы найдете эту информацию в таблице). Если вы поднимете на пару вольт выше порогового значения, этого обычно более чем достаточно для слаботочных вещей, таких как включение светодиода.

Обратите внимание, что даже если вы используете достаточно высокое напряжение для протекания тока 1 А, это не означает, что вы получите 1 А.Это просто означает, что мог бы иметь ток 1А для , если бы захотел. Но то, что вы к нему подключаете, определяет фактический ток.

Таким образом, вы можете подниматься настолько высоко, насколько хотите, при условии, что вы не превышаете максимально допустимое напряжение затвор-исток (которое составляет 20 В для BS170).

В приведенном выше примере ворота подключаются к напряжению 9 В, когда вы нажимаете кнопку. Это включает транзистор.

Выбор значений компонентов

Значение R1 не имеет решающего значения, но около 10 кОм должно работать нормально.Его цель — выключить MOSFET (подробнее об этом ниже).

R2 устанавливает яркость светодиода. 1 кОм подойдет для большинства светодиодов.

Q1 может быть практически любым n-канальным MOSFET, например BS170.

Как выключить полевой МОП-транзистор?

Одна важная вещь, которую нужно знать о MOSFET, заключается в том, что он также действует как конденсатор. То есть часть затвор-исток. Когда вы прикладываете напряжение между затвором и истоком, это напряжение сохраняется до тех пор, пока оно не разрядится.

Без резистора (R1) в приведенном выше примере транзистор не выключился бы. С резистором есть путь для разряда конденсатора затвор-исток, чтобы транзистор снова отключился.

Как выбрать МОП-транзистор

В приведенном выше примере используется полевой МОП-транзистор N-channel . P-channel MOSFET работают точно так же, только ток течет в противоположном направлении, и напряжение затвор-исток должно быть отрицательным, чтобы включить его.

Существуют тысячи различных полевых МОП-транзисторов на выбор. Но если вы хотите построить схему, приведенную выше, и получить конкретную рекомендацию, BS170 и IRF510 — два обычных.

При выборе полевого МОП-транзистора следует учитывать две вещи:

Пороговое напряжение затвор-исток . Для включения транзистора требуется более высокое напряжение.
Непрерывный ток утечки . Это максимальное количество тока, которое может протекать через транзистор.

В зависимости от того, что вы делаете, следует помнить о других важных параметрах. Но это выходит за рамки данной статьи. Помните об этих двух параметрах, и у вас будет хорошая отправная точка.

MOSFET Ток затвора

Если вы хотите управлять полевым МОП-транзистором, например, с Arduino или Raspberry Pi, вам нужно иметь в виду еще одну вещь; ток, который течет в затвор при включении транзистора.

Как вкратце упоминалось выше, затвор-исток полевого МОП-транзистора действует как конденсатор.

Это означает, что после зарядки через него больше не протекает ток. Поэтому, когда полевой МОП-транзистор включен, через затвор не течет ток.

Но когда полевой МОП-транзистор включен на , есть ток, как при зарядке конденсатора. В течение небольшой доли секунды может протекать большой ток.

Чтобы защитить ваш Arduino (или что-то еще, что вы используете) от слишком большого тока, вам нужно добавить резистор затвора MOSFET:

Часто для этого достаточно 1000 Ом. Используйте закон Ома, чтобы проверить свой конкретный случай.

Зачем нужен транзистор?

Мне часто задают вопрос: зачем нам транзистор? Почему бы не подключить светодиод и резистор напрямую к аккумулятору?

Преимущество транзистора в том, что вы можете использовать небольшой ток или напряжение для управления гораздо более высокими током и напряжением.

Это очень полезно, если вы хотите управлять такими вещами, как двигатели, мощные светодиоды, динамики, реле и многое другое с Raspberry Pi / Arduino / микроконтроллера.Выходные контакты этих плат обычно могут обеспечить всего несколько миллиампер при напряжении 5 В. Так что, если вы хотите управлять уличным освещением 110 В для внутреннего дворика, вы не можете сделать это напрямую с помощью булавки.

Вместо этого вы можете сделать это через реле. Но даже реле обычно требует большего тока, чем может обеспечить вывод. Итак, вам понадобится транзистор для управления реле:

Подключите левую часть резистора к выходному контакту (например, от Arduino) для управления реле.

Но транзисторы также полезны для более простых схем датчиков, таких как эта схема светового датчика, схема сенсорного датчика или схема H-моста.

Транзисторы используются практически во всех схемах. Это действительно самый важный компонент в электронике.

Транзистор как усилитель

Транзистор — это еще и то, что заставляет работать усилители. Вместо двух состояний (ВКЛ. / ВЫКЛ.) Он также может находиться в любом месте между «полностью включено» и «полностью выключено».

Это означает, что слабый сигнал почти без энергии может управлять транзистором, чтобы создать более сильную копию этого сигнала в части коллектор-эмиттер (или сток-исток) транзистора.Таким образом, транзистор может усиливать слабые сигналы.

Ниже представлен простой усилитель для управления динамиком. Чем выше входное напряжение, тем выше ток от базы к эмиттеру и тем выше ток через динамик.

Изменяющееся входное напряжение приводит к изменению тока в динамике, что создает звук.

Усилитель с общим эмиттером

Обычно вы добавляете еще пару резисторов к смещению транзистора. В противном случае вы получите много искажений.Но это уже для другой статьи.

Если вы хотите узнать больше об использовании транзистора в качестве усилителя, на сайте electronics-lab.com есть несколько хороших руководств по трем основным настройкам усилителя BJT.

Вопросы?

Вы понимаете, как сейчас работают транзисторы? Или вы все еще в замешательстве? Позвольте мне знать в комментариях ниже.

CH02.dvi

% PDF-1.3
%
1 0 obj>
эндобдж
2 0 obj> поток
Acrobat Distiller 7.0 (Windows) 2014-09-03T18: 41: 51 + 05: 30 Adobe Illustrator CS5.12014-09-03T18: 41: 51 + 05: 30

208256JPEG / 9j / 4AAQSkZJRgABAgEASABIAAD / 7QAsUGhvdG9zaG9wIDMuMAA4QklNA + 0AAAAAABAASAAAAAEA
AQBIAAAAAQAB / + 4ADkFkb2JlAGTAAAAAAf / bAIQABgQEBAUEBgUFBgkGBQYJCwgGBggLDAoKCwoK
DBAMDAwMDAwQDA4PEA8ODBMTFBQTExwbGxscHx8fHx8fHx8fHwEHBwcNDA0YEBAYGhURFRofHx8f
Hx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8f / 8AAEQgBAADQAwER
AAIRAQMRAf / EAaIAAAAHAQEBAQEAAAAAAAAAAAAQFAwIGAQAHCAkKCwEAAgIDAQEBAQEAAAAAAAAA
AQACAwQFBgcICQoLEAACAQMDAgQCBgcDBAIGAnMBAgMRBAAFIRIxQVEGE2EicYEUMpGhBxWxQiPB
UtHhMxZi8CRygvElQzRTkqKyY3PCNUQnk6OzNhdUZHTD0uIIJoMJChgZhJRFRqS0VtNVKBry4 / PE
1OT0ZXWFlaW1xdXl9WZ2hpamtsbW5vY3R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo + Ck5SVlpeYmZ
qbnJ2en5KjpKWmp6ipqqusra6voRAAICAQIDBQUEBQYECAMDbQEAAhEDBCESMUEFURNhIgZxgZEy
obHwFMHR4SNCFVJicvEzJDRDghaSUyWiY7LCB3PSNeJEgxdUkwgJChgZJjZFGidkdFU38qOzwygp
0 + PzhJSktMTU5PRldYWVpbXF1eX1RlZmdoaWprbG1ub2R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo
+ DlJWWl5iZmpucnZ6fkqOkpaanqKmqq6ytrq + v / aAAwDAQACEQMRAD8A7PmzeedirsVdirsVdirs
VdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVQ8zNzK9tskGuRWGQ8ePbDTG0y0Bm / Tdutfh
5Nt / sTlWb6C5OkP70KGSYOxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2K
qM8tQY6fT + OSAa5S6LOY9PhT6fprhpF7UmXl + X / cxbx0 / bff / YnKcw9JcnSS / eAMl / w1pf8AK / 8A
wWYvjydl + Txu / wANaX / K / wDwWPjyX8njd / hrS / 5X / wCCx8eS / k8bv8NaX / K // BY + PJfyeN3 + GtL /
AJX / AOCx8eS / k8bv8NaX / K // AAWPjyX8njd / hrS / 5X / 4LHx5L + Txu / w1pf8AK / 8AwWPjyX8njd / h
rS / 5X / 4LHx5L + Txu / wANaX / K / wDwWPjyX8njd / hrS / 5X / wCCx8eS / k8bv8NaX / K // BY + PJfyeN3 +
GtL / AJX / AOCx8eS / k8bv8NaX / K // AAWPjyX8njd / hrS / 5X / 4LHx5L + Txu / w1pf8AK / 8AwWPjyX8n
jd / hrS / 5X / 4LHx5L + Txu / wANaX / K / wDwWPjyX8njd / hrS / 5X / wCCx8eS / k8bv8NaX / K // BY + PJfy
eN3 + GtL / AJX / AOCx8eS / k8bv8NaX / K // AAWPjyX8njd / hrS / 5X / 4LHx5L + TxoK60XS0doxESRT4i
x + eWRyyaZ6bGDVKf6G0zgF9Lp35N / XD4smP5eFckXp + l2EV3HJFFRwWKvyJ6g ++ QnkkQ24cEBIEB
Osx3OdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVQF1T126duw8Pc5bH
k48 + ajt7fcv9cLBVtafWF6d / DwPhglyZw5phlTkOxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2Kux
V2KuxV2KuxV2KuxV2Kpdd0 + sNt4fqGWx5ONk5qW3h + vCxVrSn1hNvHx8DglyZ4 + aYZU5DsVdirsV
dirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqX3rReow / b2qffb + GWwtx8hFqQaH0
+ / Ohrt37Yd2FilWyMfqrv8e / b2wTZ46tMMqch3KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2Kux
V2KuxV2KuxV2KuxVL70Req38 + 337fwy2N04 + SrUQsXDf7dD9 / bDuwoUqWQT1l / n3 / VgnyZY6tMsq
cl2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVL7sD13qR2618PbLY8nG
yc1IBadV / wCGwsVW0C + ulCO / Svh74JcmePmmGVOQ7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7
FXYq7FXYq7FXYq7FXYql92lZ2 + jx8PllsTs4 + QbqQjNP7D / TDbClW0QidPDfx8D7YJHZnjG6YZU5
DsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqX3yKJGblVjTbw2plsC42
UbqCovpci +++ 38MlbADZWsVHqKxbcVHH6MjNniG6Y5U5LsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirs
VdirsVdirsVdirsVdirsVdiqW3I5XjLWg2 / 4jlseTjTFyUWUCXgDUbb5LowI3VrZeN4ig16 / qORl
yZwFSTLKnJdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVSe + u4FvZYy5
DoAzAKTQcQa7DLojZxMkhxFDjULRiKSVr0 + Ft / wyfCWvxAr6dfWst5GkcnJjWgoR0B8RkZxIDPFM
GQTnKHMdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVYrrDAardgsU + AA
d61QbfTmVj + kOuzh2lLkPExnkVIauwJ49N8saAjNC5DWYQV4mrim5pRG2yGT6W3T / wB4GX5iOzdi
rsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVYnrhA1Wc + IUdj1QDMrH9Lrd
R9ZS81BUbbfI9RXLGhHaGjfpaBxyMfKQBj0rwY / fTIZPpbtOPWGXZiOzdirsVdirsVdirsVdirsV
dirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVYnrrEanOOx4f8QGZWP6XW6j6yl7N + 8AC0Hw / CQd + l
fDrljQTuj9FBOr27Egk8yaAdCr + Hv + GV5PpLfg + sfjvZbmK7J2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2K
uxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVi2uRsdSkbifiKAHsfhGw2zJxnZ12oHrS5yDQk7ihHXtt + rLG
ko3Qj / uVgooQfHsK7 / C3iTkMn0tmn + sMtzFdm7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXY
q7FXYq7FXYq7FXYqxjW1B1F / i6OhZd9hwX4uuZOPk6 / P9SAoxITYH6O5puTljSidCC / pS3oST8ZN
f9Vshk + ktmn + sMtzFdk7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYqxX
XC36UkAYD4kIBp1CLucysf0uu1h2oAAkMRuFBavhTJtKO0QMNUhUjdeW + 9aFCflTfIZPpbsh2hle
YrsXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FWK64FOqSkoPh5VrX4v
hGZWP6XXaj6ygRsjbmjCnFR79 + mTaUdogB1SFtwTyND2 + A1HT7vbIZPpbsh2hlWYrsXYq7FXYq7F
XYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FUn1C1tnu5HdAXNKnfwGXQJpxMsQZKUe
nWpYEoAoO5JNMkZFgMYVrKzt4r6NkUVAbcEnqDkZSJDPHACQTfKXLdirsVdirsVdirsVdirsVdir
sVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVS67dxcOAxA22B9stiNnGyE2pAM7VJ2HUk5JjzVLYUvFA
NRvv9ByMuTKA9SZZU5LsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqAu
pWWdwO1O7eHsctiNnHnLdR5c2AbbsDU9 / nXCwu1S3XjeItajf9RwS5MoCpJjlTkuxV2KuxV2KuxV
2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KpbeH / SH + jt7ZbHk42T6lNQC3E7HxwsQq26
8btBWvXf6DglyZQFSTHKnJdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirs
VS28 / wB6X / 2P6stjycXJ9SkoJag7nJMQrWwK3aL8 / wBRyMuTOAqSY5U5LsVdirsVdirsVdirsVdi
rsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqW3YrcuK06bn5ZbHk42T6lNaluKDr374WI8lW3BW8
QHf7W / 0EYJcmUPqTHKnJdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVS
68I + sMDXanQ + 3yy2PJxsnNSDNWg27bbZJhatbKwul5 / aFf1HxyMuTZAerdMMqch3KuxV2KuxV2Ku
xV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVLbz / el / wDY / qy2PJxcn1KQ6nJMURa / 3ynr
v / xq2QlybMfNH5W5DsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdiqW3n +
9L / 7H9WWx5OLk + pSWnLfpUV + WSYhEW / EzqUFBXf58WyEuTZDmj8rch3KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2K
uxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVLrxHNw5Ckjbt7ZbE7ONkBtSVfi + PYVFa9aZJiB3q1t /
vSnH7Irv7kHIy5MofUmGVOS7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FX
Yqlt3y + sPQeH6stjycbJ9Smikt8Xwr3JwsQFW3I + toF + zvT7jglyZQ + pMcqcl2KuxV2KuxV2KuxV
2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVLrtyLhxt26gHt8stiNnGyHdTQsx / ZCjqSo / p
hLEbqts3 + lKtAetCAB2PhglyZwPqTDKnIdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdir
sVdirsVdirsVS28ZhcOASBt + rLY8nGyh2KahnalagePhhYjdUttrtAOm + / 0HBLkyh9T / AP / Z

2014-09-03T18: 41: 51 + 05: 30приложение / приписка

CH02. dvi

Питер Гуд (Schlumberger) 4930 2002 12 июня, 15:43:16

TeX выход 2014.08.27: 1251

xmp.did: AD58740D4833E411A16AB53151DB11AAxmp.iid: AD58740D4833E411A16AB53151DB11AAuuid: d326518c-dd3e-4e22-A528-bd6cc5e44b53uuid: e97da2a7-ADCB-4616-a456-911ce23e9916uuid: d326518c-dd3e-4e22-A528-bd6cc5e44b53uuid: d326518c-dd3e-4e22-A528-bd6cc5e44b53

savexmp.iid: AD58740D4833E411A16AB53151DB11AA2014-09-03T18: 41: 51 + 05: 30 Adobe Illustrator CS5.1 /

643.000000789.000000 Баллы1FalseFalse

Голубой

Черный

Группа образцов по умолчанию 0

конечный поток
эндобдж
3 0 obj>
эндобдж
4 0 obj>
эндобдж
5 0 obj> поток
HWYs ܸ ~ _ G *% cSy% ّ Rš4k + / h

Как работают транзисторы MOSFET | hardware

5 Биполярные транзисторы — СтудИзба

Полевые транзисторы разновидности | Техника и Программы

Транзистор [База знаний]

Теория

КОМПОНЕНТЫ

ARDUINO

RASPBERRY

ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Биполярный транзистор

Полевой транзистор (униполярный)

транзисторы. микросхемы

ТРАНЗИСТОРЫ

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

СТРУКТУРА

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ

МИКРОСХЕМЫ

НАЗАД

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Что такое Транзистор?

Биполярный транзистор

Полевой транзистор (униполярный)

Полевые транзисторы имеют следующие выводы:

ECE 291 Лаборатория 10: Транзистор, сравнение двух основных типов: МОП и БИПОЛЯРНЫЙ

ЗАДАЧИ

ВВЕДЕНИЕ

PRELAB

ЛАБОРАТОРИЯ

1. ПОЛЯРНОСТЬ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

2. ТРАНЗИСТОР КАК ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

2.1 БЮТ

2.2 МОП-транзистор

2.3. ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ МОП-транзистора.

3. ТРАНЗИСТОР КАК УСИЛИТЕЛЬ

3,1 полевой МОП-транзистор

3.2 БЮТ

5. МОП-транзистор КАК АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

ОТЧЕТ

Как работает транзистор?

Ответ

Что такое транзистор? Типы, использование, принцип работы

Продолжить чтение

Полевые транзисторы с изолированным затвором Рабочий лист

Как работают транзисторы? — Объясни, что это за штука

Что на самом деле делает транзистор?

Как делается транзистор?

Кремниевые бутерброды

Как работает соединительный транзистор

Как работает полевой транзистор (FET)

Как работают транзисторы в калькуляторах и компьютерах?

Кто изобрел транзистор?

Как работают транзисторы (BJT и MOSFET)

Как работают транзисторы (БЮТ)

Выбор значений компонентов

Как выбрать транзистор

Как работает полевой МОП-транзистор

Пример: как включить полевой МОП-транзистор

Выбор значений компонентов

Как выключить полевой МОП-транзистор?

Как выбрать МОП-транзистор

MOSFET Ток затвора

Зачем нужен транзистор?

Транзистор как усилитель

Вопросы?

CH02.dvi

alexxlab

Вам также может понравиться

Кингисепп электросети: Кингисеппские электрические сети

Тп заземление: СТО 56947007-29.130.15.114-2012 Руководящие указания по проектированию заземляющих устройств подстанций напряжением 6-750 кВ

Как направлены магнитные линии внутри магнита снаружи магнита: Как направлены магнитные линии магнитного поля постоянных магнитов

Добавить комментарий Отменить ответ