Полевые транзисторы JFET. (Лекция 8) презентация

Полевые (униполярные) транзисторы JFET (junction field-effect transistor) Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, работа которого основана на модуляции сопротивления полупроводникового материала поперечным электрическим полем. Т.е. управление в таком транзисторе осуществляется полем. Полевые транзисторы часто называют униполярными. Т.к. в канале протекают носители одного типа. Полевые транзисторы бывают двух видов; с управляющим p-n переходом (бывают с каналом n-типа или с каналом p-типа) со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП-транзистор). Часто в качестве диэлектрика применяют окисел кремния, поэтому их часто называют МОП-транзистор (металл-окисел-полупроводник, metal-oxide-semiconductor field effect transistor, сокращенно MOSFET). МОП-транзисторы могут быть двух типов: транзисторы с встроенным каналом; транзисторы с индуцированным каналом.

Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом Полевой транзистор представляет собой монокристалл полупроводника (например n – типа) по торцам которого сформированы электроды, а посередине создана область противоположного типа проводимости ( соотв. p-типа) и выводы от этой области. Тогда на границе раздела областей с различным типом проводимости возникнет р-n-переход.

Электрод, от которого движутся основные носители заряда в канале, называют истоком, а электрод, к которому движутся, - стоком. Управляющий электрод называют затвором. Электрод, от которого движутся основные носители заряда в канале, называют истоком, а электрод, к которому движутся, - стоком. Управляющий электрод называют затвором. Для эффективного управления выходным током материал основного полупроводника должен быть высокоомным. Кроме того, начальная ширина канала должна быть достаточно малой – порядка нескольких микрон.

Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом

Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом При изменении входного напряжения изменяется обратное напряжение на переходе и от этого изменяется его ширина. Соответственно изменяется площадь поперечного сечения канала, через который проходит поток основных носителей заряда.

Стоко-затворная характеристика канал n-типа

Выходная характеристика канал n-типа

Основные параметры ПТ

Эквивалентная схема полевого транзистора с управляющим p-n-переходом

Упрощенная эквивалентная схема

Преимущества полевых транзисторов по сравнению с биполярными транзисторами: высокое входное сопротивление; малые шумы; высокая термостабильность; простота изготовления.

Схемы включения

Схема с общим истоком Имеет большой коэффициент усиления по току и по напряжению. Изменяет фазу входного сигнала на 180 градусов. Относительно большие входное и выходное сопротивления.

Схема с общим стоком Подобна эмиттерному повторителю и называется истоковый повторитель. Выходное напряжение по фазе повторяет входное. Коэффициент усиления по напряжению меньше единицы. Высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление.

Схема с общим затвором Аналогична схеме с общей базой. Не дает усиления по току и поэтому коэффициент усиления по мощности незначителен. Фаза напряжения при усилении не изменяется. Входное сопротивление мало, так как входным током является ток истока. Поэтому отдельно практически не используется

МОП (МДП) -транзистор с изолированным затвором (metal-oxide-semiconductor field effect transistor, Depletion- MOSFET, D-MOSFET)

Характеристики МДП-транзистора с встроенным каналом

Эквивалентная схема МДП-транзистора с встроенным каналом

МДП-транзистор с индуцированным каналом (обогащенного типа, Enhancement MOSFET , E-MOSFET)

Преимущества МДП-транзисторов Преимущества МДП – транзисторов по сравнению с полевыми транзисторами с управляющим p-n-переходом: лучшие температурные характеристики; лучшие шумовые характеристики; большое входное сопротивление (до 1015Ом) при любой полярности входного напряжения; меньшее значение входной емкости, следовательно, предельная частота может достигать сотен МГц; простота конструктивной реализации, особенно транзисторов с индуцированным каналом.

Включение ПТ в схемах

КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник; CMOS, complementary metal-oxide-semiconductor) В более общем случае — КМДП (со структурой металл-диэлектрик-полупроводник). В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости.

Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями является очень малое энергопотребление в статическом режиме. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями является очень малое энергопотребление в статическом режиме. Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) является наличие как n-, так и p-канальных полевых транзисторов; Как следствие, КМОП-схемы обладают более высокой скоростью действия и меньшим энергопотреблением, однако при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки. Подавляющее большинство современных логических микросхем, в том числе, процессоров, используют схемотехнику КМОП.

Конструкции транзисторов

Типы корпусов SMD - транзисторов

Кодировка SMD - транзисторов

Транзистор в ключевом режиме

Обратная связь в усилителях и генераторах

Влияние ОС на параметры усилителя

Положительная ОС

Принцип генерации сигналов