Рістік транзисторлар. Р-п өткелі бар өрістік транзистор

Өрістік тран­зисторларды басқару электр өрісімен оның көлденең қимасын өзгерту арқылы негізгі арна деп аталатын заряд тасушылармен жартылайөткізгіш ауданында жүзеге асады. Өрістік транзистор үш электродтан тұрады: негізгі тасушылар n-арнасынан келіп құйылатын-бастау (исток), негізгі тасушылар ағып шығып кететін-құйма (сток) және каналдың көлденең қимасын реттеуге арналған-жаппа (затвор). Қазіргі уақытта кейбір құрылымдарда биполярлы транзисторларға қарағанда нәтижелі жұмыс істейтін көптеген өрістік транзисторлардың түрлері бар. Өрістік транзисторлардың артықшылығы, олар жасалатын шалаөткізгіш материалдардың тізімі әлдеқайда көп (себебі олар тек негізгі заряд тасымалдаушылармен жұмыс істейді). Осының арқасында ыстық пен суыққа төзімді аспаптар жасау мүмкін болып отыр. Жәнеде бұл транзисторлардың шуыл деңгейінің төмендігі, кірістік кедергісінің жоғарлығы үлкен маңызға ие. 5.1-суретте өрістік транзистордың қосылу схемасы келтірілген.

Сурет 5.1. Басқарушы р-n ауыспасы бар ӨТ

Кірістік тізбекегі жаппа мен арна (канал) арасындағы р-n ауыспаға кері ығыстыру көзі U_ЗИ қосылған. Шығыстық тізбек құймаға оң жағымен қосылған тұрақты кернеу U_СИ –дан тұрады. Бастау схеманың ортақ нүктесі болып табылады. Құйма мен бастау байланысы түзетілмейді. Каналдың электрөткізгіштігі р-типті де, n-типті де болуы мүмкін, бірақ m_n>m_p болғандықтан n-арнасын пайдаланған тиімді. Жаппаны р+-типті шалаөткізгіш аумағы түрінде жасайды. Өрістік транзистор келесі түрде жұмыс істейді. Кіріс кернеуі болмаған жағдайда негізгі заряд тасымалдаушылар – электрондар үдемелі электр нөлінің әсерінен канал бойымен (E = 10⁵Q10⁴ В/см) бастаудан құймаға қарай ағады, бұл кезде р-n ауыспа оларға жабық болады. Осы электрондар тудыратын I_с тогы, құйма кернеуі U_СИ мен және арна кедергісі мен анықталады. Арна кедергісі р-n ауыспамен (штрихталған аймақ) шектелген каналдың көлденең қимасына байланысты. Өйткені электр өрісінің потенциалы бастаудан құймаға қарай арна бойымен сызықты түрде өседі, р-n ауыспаның қалыңдығы бастау маңында ең төменгі мәнге, құйма маңында ең жоғары мәнге ие және канал құймадан бастауға қарай р-n ауыспа бойымен тартылады. Осылайша канал біршама үлкен кедергісімен өзіңің тар бөлігінде жоғары мәнге ие. Егер жаппаға айнымалы кернеу беру нәтижесінде, жаппадағы кері кернеу U_ЗИ-дің нәтижесін көрсететін сигнал өссе, онда p-n ауыспаның ұзындығы бойында оның қалыңдығы өседі, ал канал қимасының ауданы, осыған сәйкес құйма тізбегіндегі ток та азаяды.

5.2,а-суретінде түзу беріліс I_С =f(U_ЗИ)-дің сипаттамасы көрсетілген.

а)	б)
Сурет 5.2 ӨТ беріліс сипаттамасы (а) және (б) ВАС.

Жартылыйөткізгіш материалдың кедергісі неғұрлым жоғары болса, көрсетілген эффект соғұрлым жоғары болады. Сол себепті өрістік транзисторларды жоғарыомдық материалдардан жасайды. Жаппадағы кері кернеу U_ЗИ0 –ның үлкен мәндерінде каналдың қимасы оның тар бөлігінде нөлге тең болады және ток канал арқылы жүрмейді. Бұндай режим отсечка режимі деп аталады. Түзу берілістің сипаттамасы мына формуламен сипаталады.

(1)

5.2,б - суретте жаппа кедергісінің әртүрлі мәндерінде I_С =f(U_СИ)-ның статикалық тура сипаттамалары көрсетілген.

Әр сипаттама екі бөліктен тұрады – омдық (кіші U_СИ лар үшін) және қаныққан (үлкен U_СИ). U_ЗИ = 0 болып U_С кернеуде өскенде ток I_С басында сызықты түрде өседі, алайда әрі қарай сипаттамама Ом заңына бағынбайды; ток I_С ақырындап өсе бастайды. Бұл арнадағы кернеу мен арна бойындағы потенциалдың тез төмендеуініне әсерін тигізеді. Осыған байланысты жабушы қабаттың қалыңдығы және канал кедергісі өседі, және I_С тогының өсуі де бәсеңдейді. Қаныққан кернеу U_СИ = U_ЗИ0 болғанда арна қимасы нөлге жақындайды және I_С өсімі тоқтайды. Өрістік транзисторы бар күшейткіш каскадты есептегенде қолданылатын негізгі параметр тік берілістің статистикалық тіктігінің сипаттамасы, яғни құйма тогының өзгерісімен жаппамен бастау арасындағы кернеудің қатынасына тең:

n-арналы р-арналы

Сурет 5.3. р-п ауыспасымен басқарылатын өрістік транзистордың шартты белгілнуі

Орнатылған арнаменжәне шектелген жаппасы бар ӨТ. Шектелген жаппасы бар ӨТ металл-диэлектрик(тотықтық)-шалаөткізгіш құрылымы болады. Құйма мен бастау электродтары жаппаның екі жағына орналасып, шалаөткізгіш арнасымен байланысады. Шалаөткізгіштік арна заряд тасымалдаушыларымен байытылуы немесе азайтылуы мүмкін. Азайтылған арнада жаппа электр өрісінің өтімділігін жоғарылатады. Сол себепті арна индуцияланған деп аталады. Егер арна заряд тасымалдаушыларымен байытылған болса онда ол орнатылған деп аталады. Бұл жағдайда жаппаның электр өрісі каналдың заряд тасымалдаушыларының азаюына әкеп соғады. Каналдың өтімділігі электрондық және қуыстық болуы мүмкін. Сол себепті шектелген жаппасы бар ӨТ-нің төрт түрі бар; әр қайсысында индуцирленген не орнатылған каналы бар n- не р- типті ауыспа бар.Құйма-бастау тогын басқару электр өрісі арқылы жүзеге асады. Жаппаның рөлін металлдық үлдір атқарады. Осының салдарынан кіру кедергісі мынадай мәндерге тең (10¹³…10¹⁵) Ом.

канал n-типті канал р-типті

Сурет 5.4. Орнатылған каналы бар ӨТ-нің шартты графикалық бейнесі. Бұл транзистор жаппадағы кернеу нөлдік, теріс, және оң болғанда да жұмыс істейді

.

канал n-типті канал р-типті

Сурет 5.5 Индуцияланған каналы бар ӨТ-нің шартты графикалық суреті.

Тиристорлар.

Тиристорлар. Бұл – жылдам жұмыс істейтін электрондық кілт ретінде қолданылатын, активті аспап.

БЭ – басқарушы электрод

Сурет 5.6. Тиристордың вольт-амперлік сипаттамасы.

Жоғарыда басқарылатын тиристордың схемасы көрсетілген (триодты тиристор, тринисторлар). Практикада тиристор терминін қолданғанда дәл осы элемент жайлы айтылады. Оң полярлықта - бөлік ОА – тиристор жабық..

-қосу кернеуі, кернеу шамасына жеткенде ол көшкін сияқты төмендейді – бөлік АВ дәрежесіне дейін жеткізіп басқаруға кеңес бермейміз (тиристор бір рет ашылады). Басқарушы электродқа ток неғұрлым жоғары берілсе, ОАВ доғасы соғұрлым аз.

Егер , (I _у4 = I _{упр опт} тірену басқарушы тогы), онда ВАХ тиристордің ВАС-ы диод басымен сәйкеседі.

Тиристор жұмысы ВС бөлігінен шыққанда басқару тогын өшіруге болады, тиристор жабылады.

Тиристордың екі түрі бар:

Жабылмайтындар- бұл кернеумен токты басқарылатын элеектродқа беру арқылы басқарылатын тиристорлар.

Жабылатындар – олардың басқа жағдайда ашылады. Жабылатын тиристорды жабу үшін үлкен мөлшерде кері полярлық тогын беру керек. Тиристорылар диодты және триодты болады. Олар симметриялы және бейсимметриялы сипаттамада болады. Триодты тиристорлар жабылатын және жабылмайтын болады.

Тиристорлар маркасын белгілегенде 2 элемент диодты тиристорлар үшін, Н –триодты тиристорлар үшін санмен белгіленеді.

Сурет 5.7. Тиристорлардың шартты белгіленуі: 1 – диодты тиристор (динистор),

2 –анод бойынша басқарылатын жабылмайтын триодты тиристор,

3 - жабылмайтын катод бойынша басқарылатын триодты тиристор,

4 - жабылатын анод бойынша басқарылатын тиристор,

5 - жабылатын катод бойынша басқарылатын тиристор.

Тиристор көрсеткіштері.Тиристорлардыңкөрсеткіштік жүйесі импультік жұмысты қосу және ажырату процесстерімен байланысты көрсеткіштерден тұрады..

U_{А вкл} – қосу кернеуі

I_уд – ұстаушы ток

I_упрвкл – басқарылатын электродтың тұрақты тогынің минимальді мәні

U_упрвкл – басқарылатын электродтағы кернеу

I_прмакс – токтың бір периодтағы мүмкін болатын ең жоғары мәні

U_{обрмакс} –кері кернеудің ең жоғарғы мәні

Р_макс –максимальді қуат.

Дәріс тақырыбы