Транзисторы со статической индукцией

Транзисторы со статической индукцией (SIT – Static Induction Transistor) являются разновидность полевых приборов с p-n переходом.

Большие рабочие токи и большая рассеиваемая мощность достигаются использованием многоячеечной структуры канала и короткого канала, достигаемого вертикальным расположением истока и стока в соответствии с

рис. 6.14.

Рассматриваемый прибор имеет встроенный канал n-типа, состоящий из тысяч элементарных ячеек. Роль затвора играют области p-типа, имеющие форму цилиндров.

Характеристики СИТ приборов (рис 6.15) напоминают ВАХ электровакуумных триодов.

При увеличении запирающего напряжения U_ЗИ области p-n перехода расширяются и, следовательно, проводящий канал сужается, как и в обычном ПТ с p-n переходом. Однако, влияние напряжения сток-исток на ВАХ у СИТ проявляется по иному. Падение напряжения на канале СИТ, вызванное протеканием тока стока не велико благодаря очень малой длине канала и не обладает заметным управляющим действием. Не происходит заметного расширения областей p-n перехода за счет напряжения сток-исток и, следовательно, не формируется пологий участок ВАХ СИТ, как у обычных ПТ с p-n переходом.

Рис. 6.14 — Структура транзистора со статической индукцией (СИТ)

Фактически, при увеличении напряжения U_СИ уменьшается напряженность электрического поля в области затвора и истока, тормозящего электроны при их движении от истока к стоку. Увеличение напряжения сток-исток приводит к росту тока стока. Чем больше напряжение сток-исток, тем круче ВАХ. Это позволяет достигать очень малых дифференциальных сопротивлений канала R_i (долей Ома).

Рис. 6.15– Вольт-амперная характеристика СИТ

Передаточные характеристики СИТ в соответствии с рисунком 6.16 имеют протяженный линейный участок, что представляет интерес для разработки усилительных устройств большой мощности с малыми нелинейными искажениями (Hi-Fi - High Fidelity).

Рис. 6.16 – Характеристика прямой передачи СИТ

Другой перспективной областью применения SIT является силовая электроника, где транзисторы используются в ключевом режиме, реализуя очень высокие значения коэффициента качества

, ( 6.2 )

при незначительной мощности, потребляемой цепями управления.

Если к управляющему входу СИТ приложить отпирающее напряжение, то он будет работать как биполярный транзистор. Такой режим позволяет расширить динамический диапазон, улавливаемых сигналов и добиться минимальных значений сопротивления канала. Однако, в этом случае будут проявляться и недостатки, присущие БТ: заметные мощности, потребляемые цепями управления и снижения быстродействия из-за явлений накопления и рассасывания неравновесных носителей заряда.