Биполярни транзистори
В тази тема, с помощта на образователна литература и други източници на информация, трябва да изучавате:
Система за класификация и обозначаване на транзистори.
Биполярни транзисториp-n-p иn-p-n, устройство и принцип на работа на транзистора като усилвател на ток.
Комутационни схеми на транзистори: с общ емитер, с общ колектор, с обща база.
Еквивалентни схеми, токове в транзисторни вериги, усилвания по ток, напрежение и мощност за различни комутационни вериги. Входните и изходните съпротивления на транзистора в зависимост от схемата на превключване. Статистически характеристики и определяне на параметрите за тях за схеми с общ емитер.
Динамичен режим на транзистора.
Температурни и честотни свойства на планарни транзистори.
Кратка информация за технологичните методи за производство на транзистори.
Указания.
Разбирането на принципа на работа на транзистора е много важно за усвояването на следващите теми, така че трябва да обърнете голямо внимание на този въпрос.
Биполярният транзистор се състои от два прехода: емитер и колектор. Трябва да се разбере, че в активния режим на работа напрежението в посока напред на емитерния преход осигурява инжектирането на основните носители от емитера в основата, т.е. създава ток през емитерния преход, а обратното напрежение в колекторния преход осигурява извличането на миноритарни носители, които са се приближили до колекторния преход, т.е. създава колекторен ток.
Трябва да разберем защо концентрацията на примеси в основата трябва да бъде много по-малка, отколкото в емитера; защо дебелината на основата трябва да бъде по-малка от дължината на дифузия на носителите, инжектирани в нея от емитера; какво създава базовия ток и какво определя неговата стойност. Важно е да запомните товав транзистора
Ie \u003d Ik + Ib, и тъй като базовият ток е незначителен, тогава Ie ≈ Ik
Има три схеми за включване на транзистори в зависимост от това кой електрод е общ за входните и изходните вериги: с обща база (OB), с общ емитер (OE), с общ колектор (OK). Всяка от тези превключващи вериги се характеризира с параметър, наречен коефициент на пренос на ток (или печалба) и е равен на съотношението на нарастването на тока на изхода към увеличението на тока на входа. За схеми:
- с обща база (OB): h21E= ΔIk/ΔIe при Ukb = const;
- с общ емитер (OE): h21E= ΔIk/ΔIb при Ukb = const;
- с общ колектор (ОК): h21E = ΔIk / ΔIb при Ukb = const.
Основните характеристики на транзистора са вход Iin = f(Uin) с Uout - const и изходни характеристики Iout = f(Uout) с Iin - const.
Необходимо е да се вземат предвид входните и изходните характеристики за транзисторните превключващи вериги OB и OE. Разберете как характеристиките се променят с промяна на фиксиран параметър.
Има няколко различни системи от статични параметри и еквивалентни схеми за транзистори, всяка със своите предимства и недостатъци. В практиката най-широко приложение намира системата от h-параметри. Човек трябва да може да намери h-параметри от статичните характеристики на транзистор за верига с общ емитер.
Динамичният режим на транзистора е работата на транзистор с товар в колекторната верига. Необходимо е да се разбере как ще се променят токът и напрежението на колектора, когато се промени базовият ток, е необходимо да се проучи по-подробно методът за конструиране на основните динамични характеристики.
Биполярният транзистор се използва широко в електронните устройства като елемент, чиято функция е да създава и прекъсва електрическивериги. В този случай транзисторът работи или в режим на прекъсване, или в режим на насищане. Основната характеристика на ключовите режими е неконтролируемостта на колекторния ток на транзистора. Необходимо е да се разберат режимите на прекъсване и насищане, както и условията за осигуряване на тези режими.
Въпроси за самопроверка
1. Дефинирайте биполярен транзистор. Обяснете принципа на работа в активен режим. Посочете токове на транзистори.
2. Начертайте комутационна верига с ОЕ, входни и изходни токове и напрежения. Входен коефициент на пренос на ток. Входни и изходни характеристики на транзистора.
3. Начертайте комутационна верига с ОВ, входни и изходни токове и напрежения. Входен коефициент на пренос на ток. Входни и изходни характеристики на транзистора.
4. Какво е влиянието на температурата върху характеристиките и работата на транзистора? Сравнете топлинните свойства на транзистора в OE и OB вериги.
Полеви транзистори
В тази тема, с помощта на образователна литература и други източници на информация, трябва да изучавате:
Разновидности на полевия транзистор. Принцип на действие.
Характеристики, основни параметри. Област на приложение.
Предимства на полеви транзистори в сравнение с биполярни.
Насоки
Работата на всеки транзистор с полеви ефекти се основава на промяна в тока през канала поради неговата електрическа проводимост, когато е изложен на електрическо поле, създадено от напрежението на затвора, откъдето идва и името на транзистора - полеви ефект. Необходимо е да се разберат разновидностите на полеви транзистори: с контролиранp-n преход и с изолирана врата. В транзистор с контролен преходp-n промяната в тока на канала възниква поради промяна (модулация) в ефективното напречно сечение на канала. Транзисторна работа суправлението сp-n преход е възможно само когато къмp-n прехода е приложено обратно напрежение. Следователно, той работи само в режим на стесняване (изчерпване) на канала. Това е важно да се разбере.
Характеристиките на полевия транзистор са управление (сток-гейт) и изход (изтичане).
Когато се разглеждат характеристиките на дрейн-гейт, е необходимо да се разбере какво е естеството на промяната в дрейн тока с промяна в напрежението на гейта и какво е напрежението на прекъсване. Когато се разглеждат характеристиките на дренажа, е необходимо да се разбере какъв е характерът на промяната в дренажния ток, когато дренажното напрежение се промени, какво е напрежението на насищане; как промяната на напрежението на затвора влияе на позицията на входната характеристика; защо с увеличаването на абсолютната стойност на напрежението на гейта характеристиките на дренажа стават все по-ниски и по-ниски.
Основните параметри на полевия транзистор са наклон S, вътрешно или изходно съпротивление Ri, усилване μ, входно съпротивление Rin, междуелектродни капацитети, максимална честота fmax. Трябва да знаете тяхното физическо значение, начина за определяне на S и Ri в работната точка според дренажната характеристика.
По-нататъшно развитие на полеви транзистори с контроленp-n преход са транзисторите с изолиран затвор. Те включват транзистори с вграден канал и транзистори с индуциран канал. Необходимо е да се разбере защо тези транзистори се наричат MOS - транзистори или MOS - транзистори. Необходимо е да се разбере устройството и принципа на тяхната работа; разберете защо в транзистор с вграден канал характеристиките на изтичане са изградени както за положителни, така и за отрицателни напрежения на затвора; разберете защо транзистор с индуциран канал може да работи само когато напрежението е приложено към портатаопределена полярност. Необходимо е твърдо да се разбере какви са основните предимства на транзисторите с полеви ефекти в сравнение с биполярните.
Въпроси за самопроверка.
1. Дефинирайте полеви транзистор. Обяснете принципа на работа на полеви транзистор с управляващp-n преход. Начертайте електрическа схема с OI. Склад и характеристики на запаса.
2. Обяснете принципа на действие на полевия транзистор MIS - транзистор с вграден канал. Начертайте електрическа схема с OI. Склад и характеристики на запаса.
3. Обяснете принципа на действие на полевия транзистор MIS - транзистор с индуциран канал. Начертайте електрическа схема с OI. Склад и характеристики на запаса.
4. Статични характеристики на полеви транзистори. Определение, формули и методи за определянето им по характеристики на запасите.
Тема 1.5 Тиристори
В тази тема, с помощта на образователна литература и други източници на информация, трябва да изучавате:
Класификация и схематично представяне. Динистори. Принцип на действие, ток-напрежение, основни параметри.
Тринистори. Устройство, принцип на действие, характеристика ток-напрежение. Комутационни процеси в тиристори. Бързи тиристори. Симетрични тиристори (триаци).
Области на приложение на тиристорния динистор, превключващи вериги.
Насоки
Динисторът е полупроводниково устройство с два извода. Състои се от три връзкиp-n, свързани последователно. Необходимо е да се разбере, че принципът на работа на устройството се основава на промяна на тока през средния преход. В крайна сметка има преход (разбивка) на средния преход от заключено състояние към отворено състояние поради промяна в съпротивлението на среднотопреход (както и устройството като цяло от големи към малки). Трябва да се разбере защо характеристиката на динистора има отрицателно съпротивление в средната част.
Динисторът е неконтролируемо устройство, тъй като напрежението на включване Uon за това устройство е постоянна стойност. Ако направите заключение от една от базовите области и приложите директно напрежение към него, тогава такова устройство се нарича тиристор. Тиристорът е управлявано устройство. Трябва да разберете какво е управляващото напрежение на базата, както и какви са начините за заключване на тиристорите.
Разглежданите тиристори са еднократни, т.к. те могат да контролират само включването на тиристора. Тиристорите с двойно действие са специфични четирислойни структури, които могат да се включват и изключват чрез прилагане на подходящи импулси към един и същ управляващ електрод.
Триаците имат петслойна структура от типn-p-n-p-n с четири кръстовища и всъщност са две четирислойни структури, свързани антипаралелно. Характеристиката ток-напрежение е симетрична по отношение на произхода.
Въпроси за самопроверка
1. Обяснете структурата на динистора и предназначението на неговите електроди.
2. Начертайте характеристиката на напрежението на динистора и посочете областите на отворените и затворените състояния върху него.
3. Посочете точките на включване и изключване на динистора върху неговата характеристика.
4. Каква е ролята на управлявания електрод в SCR?