Физические основы работы полупроводниковых приборов, страница 19

Статическая крутизна характеристики прямой передачи, равная отношению изменения тока стока ΔI_с к изменению напряжения на затворе ΔU_зи,

  при  U_си=const.

Крутизна определяет характеристики в заданной точке. Численное значение максимальной крутизны составляет 0,2 – 10 мА/В.

Внутреннее (выходное) сопротивление транзистора R_i , равное отношению изменения напряжения стока ΔU_си к изменению тока стока I_с,

                 при U_зи=const.

Ток стока в режиме насыщения слабо зависит то напряжения U_си, поэтому сопротивление R_i велико: 10⁴ – 10⁶ Ом.

Входное сопротивление R_вх=ΔU_зи/ΔI_з при U_си=const составляет несколько мегоом, что является их преимуществом перед биполярными транзисторами.

Коэффициент усиления μ показывает во сколько раз напряжение на затворе сильнее влияет на ток стока, чем напряжение на стоке, при постоянном токе стока μ=ΔU_си/ΔU_зи при I_с=const.

Численное значение μ составляет 25 ÷ 100. Перемножив S и R_i, получим соотношение, связывающие параметры S,  R_i, μ,

SR_i = ΔI_с/ΔU_зи · ΔU_си/ΔI_с= ΔU_си/ΔU_зи = μ.

Параметры S, R_i, μ зависят от рабочего режима транзистора (от напряжений U_си  и U_зи).

Сопоставление параметров полевых транзисторов с изолированным затвором приведены в Приложении 11.

4.ТИРИСТОРЫ.

4.1 Классификация и физические основы работы.

Тиристором называется полупроводниковый прибор с тремя последовательно расположенными p-n-переходами. Эти приборы выполняют функции электронного ключа и имеют два состояния: закрытое, характеризуюееся высоким сопротивлением, и открытое, характеризующееся минимальным сопротивлением.

Тиристоры классифицируют по числу внешних электродов и способу управления переключением. В зависимости от числа электродов различают три основные разновидности тиристоров:

диодный тиристор (динистор)  имеет только два основных электрода – анод и катод, у его баз нет выводов;

триодный тиристор (тринистор), кроме анода и катода, имеет дополнительный управляющий электрод – вывод от базы, к которому поступает ток управления;

тетродный тиристор – обе базы снабжены выводами, т.е.в приборе имеется два управляющих электрода.

Как диодный так и триодный тиристоры имеют четырехслойную структуру с тремя p-n-переходами П_1, П_2, П₃ (рис.4.1).

Структура триодного тиристора.

Рисунок 4.1

Питающее напряжение подается на тиристор таким образом, что переходы П₁ и П₃ оказываются открытыми, а переход П₂ – закрытым. Сопротивления открытых переходов незначительны, поэтому почти все питающее напряжение U_пр приложено к закрытому переходу П₂, имеющему высокое сопротивление. Следовательно, ток тиристора мал.

При повышении напряжения U_пр (что достигается увеличением э.д.с. источника питания Е_а) ток тиристора увеличивается незначительно, пока напряжение U_пр не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения U_вкл (рис.4.2).

После этого происходит лавинообразное увеличение количества носителей заряда за счет лавинного умножения носителей заряда в p-n-переходе П₂ движущимися электронами и дырками. С увеличением количества носителей заряда ток в переходе быстро нарастает, так как электроны из слоя n₂ и дырки из слоя р₁ устремляются в слои р₂ и n₁ и насыщают их неосновными носителями заряда. Напряжение на резисторе R возрастает, напряжение на тиристоре падает.После пробоя напряжение на тиристоре снижается до значения порядка 0,5 – 1,0 В. При дальнейшем увеличении э.д.с. источника Е_а или уменьшения сопротивления резистора R ток в приборе нарастает в соответствии с вертикальным участком вольт-амперной характеристики.

Вольт-амперные характеристики триодного тиристора.

Рисунок 4.2

пробой не вызывает разрушения перехода П₂. При уменьшении тока восстанавливается высокое сопротивление перехода (нисходящая ветвь на рис.4.2).Время восстановления сопротивления этого перехода после снятия питающего напряжения обычно составляет 10 – 30 мкс.

Напряжение U_вкл, при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением неосновных носителей в любой из слоев, прилегающих к переходу П₂.Эти добавочные носители заряда увеличивают число актов ионизации в переходе, в связи с чем напряжение включения U_вкл уменьшается.