Моделирование биполярного транзистора в режиме большого сигнала. Полевой транзистор: Методическое руководство к проведению лабораторных работ № 5-6 по электронике, страница 3

8. Почему при экспериментальном определении параметров модели   Эберса–Молла сначала измеряется зависимость b = f(U_кэ), а затем расчетным путем находится зависимость a = f(U_кэ)?

9. Почему в реальном  транзисторе нельзя  менять  местами   эмиттер и коллектор?

10. Укажите полярность коллекторного и эмиттерного переходов для режима отсечки и насыщения?

11. Перечислите и охарактеризуйте известные вам  математические модели транзистора.

12. В чем заключаются основные достоинства и недостатки модели Эберса–Молла?

Литература: [2, с. 235–240], [4, с. 145–151]; [6, с. 179–184].

Лабораторная работа № 6

ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР

Цели работы:

1.Познакомиться с реальными характеристиками и параметрами полевого транзистора с управляющим p–n-переходом.

2. Изучить режим усиления и режим электрически управляемого резистора.

1. Краткие теоретические сведения

Полевой транзистор (ПТ) – это полупроводниковый прибор, состоящий из проводящего канала, ток в котором образуют носители одного знака (n или p) и затвора, управляющего с помощью электрического поля величиной тока в канале.

Электрод, из которого в канал входят носители заряда, называется истоком; электрод, через который из канала уходят носители заряда, – стоком; электрод, служащий для регулирования сопротивления канала, – затвором.

Принцип действия полевых транзисторов коренным образом отличается от принципа действия  биполярных.

· В полевых транзисторах носителями тока служат  либо электроны (n), либо дырки (p), т.е. основные носители, и поэтому их называют «униполярными».

· В полевых транзисторах ток между истоком и стоком протекает под действием продольного электрического поля, а у большинства биполярных – за счет диффузии.

· Управление величиной тока в ПТ происходит с помощью поперечного электрического поля, меняющего (модулирующего) сопротивление канала в области затвора, а у биполярных – путем увеличения концентрации неосновных носителей в базе.

По конструктивному исполнению и технологии изготовления полевые транзисторы можно разделить на две основные группы: полевые транзисторы с управляющим p–n-переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором.

Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом состоит из полупроводникового стержня (пластины  кремния) с омическими контактами по краям и одним или двумя p–n-переходами в центральной части. Между омическими контактами методом диффузии формируется проводящий канал с дырочной (p) или электронной (n) проводимостью. Сопротивлением токопроводящего канала управляет p–n-пере-ход, смещенный в обратном направлении и расположенный, в отличие от биполярного транзистора, параллельно направлению движения носителей заряда.

При подключении к стоку и истоку ПТ напряжений разной полярности   между ними возникает электрический ток  Величина  зависит от концентрации носителей в канале. Если на затвор подать напряжение  смещающее p–n-переход в обратном направлении, то концентрация основных носителей в канале в области затвора уменьшится, сопротивление канала увеличится – это приведет к умень-шению тока стока. С увеличением напряжения на затворе область, обедненная подвижными носителями, а следовательно, повышенного сопротивления расширяется в глубь канала. Ток стока уменьшается и при напряжении на затворе, называемом напряжением отсечки ,  прекращается.

Протекающий по каналу ток  создает вдоль канала падение напряжения. Оно оказывается обратным для перехода затвора и, складываясь с ним, также уменьшает ток стока, т.е. ток, протекающий в канале, сам себя ограничивает. Напряжение, а значит, и область повышенного сопротивления распределяется вдоль затвора неравномерно. Оно минимально в области, примыкающей к истоку, и максимально со стороны стока (рис. 6.1).

Если зафиксировать   и увеличивать напряжение , то сначала ток стока будет увеличиваться пропорционально напряжению  – это «омический» режим работы ПТ. Однако далее, с ростом , начинает работать механизм самоограничения, рост тока прекращается, его величина стабилизируется – это режим «насыщения». Напряжение на стоке, при котором транзистор переходит в режим насыщения, называется пороговым . Ясно, что  транзистор перейдет  в  режим насыщения, когда сумма напряжений на стоке и затворе  станет численно равна напряжению отсечки