Конспект лекций № 1-15 дисциплины "Электроника и схемотехника" (Физические основы и элементы полупроводниковых приборов. Полевой транзистор со встроенным каналом МОП, МДП), страница 8

                                                       

Лекция 14

Устойчивость схем с отрицательной обратной связью

Уменьшение коэффициента усиления на высокой частоте связано с увеличением временного запаздывания, т. е. сдвига фаз. В конце концов на определённой частоте ООС превращается в ПОС.

Если фазовый сдвиг равен  тогда

Экспериментальный метод проверки устойчивости

Подать на вход сигнал прямоугольной формы. Исследование свойства во временной области, подключив осциллограф, то будем наблюдать повторяющийся периодический переходный процесс.

Колебательный

Устойчивость слишком глубокая и достигнута в                                                                    ущерб полосе пропускания

Оптимальный компромисс

При исследовании усилителя на сигнал прямоугольной формы можно оценить полосу пропускания усилителя. На вертикальность влияет верхняя граничная частота, а на горизонтальность - нижняя.

            

Полевые транзисторы

Полевой транзистор с p-n переходом

Стержень из полупроводника типа(n) вдоль одной из сторон имеется область с другим типом проводимости(р).

При U_ЗИ=0 и при появлении UСИ начинает протекать ток стока.

Поскольку канал выполнен из высоколегированного полупроводника, то ток стока может быть очень большим.

При появлении U_ЗИ<0 к p-n переходу затвор-канал прикладывается обратное напряжение,  в канале образуется область обеднённая носителями, следовательно проводящая часть сечения канала уменьшается и ток стока снижается.

При U_ЗИОТС канал полностью перекрывается и ток стока становится равным 0.

Основной параметр – крутизна.

                   при =const

                при =const

            при =const

Полевые транзисторы с изолированным затвором

Со встроенным каналом                             С индуктивным каналом

Лекция 15

Предположим, что подножки с проводимостью типа р, сделаны два кармана типа n, от карманов сделаны выводы сток, исток. Между карманами выполнен n-канал низколегированный, поверх канала выполнен слой диэлектрика, а на диэлектрике – металлическая пластинка – затвор.  При наличии U_си, будет протекать ток даже при U_из=0. если в затвор приложить отрицательное напряжение относительно канала и подложки, то электроны из каналов будет выталкиваться в подложку и его проводимость будет снижаться, если приложить +U, то электроны из подложки будут притягиваться к каналам и его проводимость будет повышаться.

Режим обеднения. Режим обогащения

Полевой транзистор со встроенным каналом МОП, МДП.

Транзистор с n-каналом:                           Транзистор с p-каналом:

                                                                           

   Если на стадии изготовления транзистора канал не был выготовлен, то при U_из=0, I_ст=0. Если I_из=0, то электроны притягиваются к затвору.

U_из= U_из.пор скопившихся около затвора электронов достаточно для того чтобы начал протекать I_ис. Проходит инверсия проводимости и образования n-каналов.

Полевой транзистор с нулевым затвором индуцированным каналом.

Транзистор с n-каналом:                           Транзистор с p-каналом:

                                                       

           
             

Интерес к полевым транзисторам обусловлен их малыми шумами. Высокое быстродействие, малая мощность цепи управления, высокие коммутированные токи для низковольтных транзисторов.

Недостатки полевых транзисторов:

-плохо работают на высоких напряжениях;

-цена

Усилительный каскад на полевых транзисторах

Схема с общим истоком (ОИ):

Ток покоя I_ос устанавливается с помощью стока и U_ози отрицательной полярности относительно истока. В свою очередь U_ози обеспечивается тем же самым Iос протекающий через R_и

U_ози= I_ос∙ R_и

Изменяя величину R_и можно менять U_ози и соответственно I_ос. Изменяя R_и кроме функции смещения вводит ООС по I.

Для устранения этой ООС R_и может быть зашунтирован на конденсатор С_и.

K_U=-SR_C

Усилительный каскад с общим истоком на МОП транзисторе

Автоматическое смещение в каскаде на МОП транзисторе получить невозможно, так как полярность U_зи= U_си поэтому используется делитель.

В усилителях  на полевых транзисторах благодаря большому R_вх широко применяются в качестве входных каскадов различных электронных устройств, в том числе и усилителях на интегральном исполнении.