Elektronikos įtaisų paskaitų konspektas

Elektronikos įtaisų pirmosios kurso dalies paskaitų temų sąrašas 1 Diodai (Išvados 101psl pdf) 1.1. Diodų gamybos būdai. 137 – 140psl Taškinio diodo gamyba - Adatos galas iš anksto padengiamas trivalente akceptorine priemaiša, per kontaktą praleidžiamas galingas srovės impulsas. Jis įkaitina adatos ir kristalo sąlyčio vietą ir adatos galas įsilydo į puslaidininkį. Sandūros plotas įprastai neviršija 50um2. Joninis legiravimas (jonų implantacija)- Lydytinė sandūra –Įlydoma aliuminio tabletė, aplink ją susidaro skylinio laidumo silicio sritis. Taip jos sudaromos staigiai ir sandūros gali būti didelių plotų. Tačiau, jeigu sandūros plotas didelis, sandūros elektrinė talpa yra didelė, o diodo dažninės savybės prastos. (Negalime kontroliuoti priemaišų tankio) Terminės priemaišų difuzijos būdas - Difuzijos krosnyje virš elektrinio laidumo praleidžiamas dujų mišinys, kuriame yra akceptorinės priemaišos. Kai akceptorinės priemaišos koncentracija paviršiniame sluoksnyje viršija pradinę donorinės priemaišos koncentracija, pasikeičia laidumo tipas, paviršinis sluoksnis tampa p puslaidininkiu. .(sunkiai kontroliuojama gylis ir statumas) Epitaksijos būdas – Virš silicio plokštelės praleidžiamas dujų srautas. Cheminės reakcijos metu išsiskyrę silicio atomai lieka ant padėklo paviršiaus. Tvarkingai išsidėstę ant padėklo jie sudaro sluoksnį, kuris pratęsia padėklo kristalinę gardelę. Su priemaišomis galima užauginti n, p (n-(silpnai legiruotas); n+;p-;p+).(gaminama sluoksniuojant) Diodų mezadarinių gamyba – Kaip padėklas naudojamas n silicis. Terminės priemaišų difuzijos būdu padėklo parvišiuje sudaromas p silicio sluoksnis. Padengus paviršių SiO2. Silicio dioksidas nuėsdinamas nuo paviršiaus. Pašalinus silicio dioksido sluoksnį puslaidininkinė plokštelė dalinama į lustus su nedidelio ploto pn sandūromis. Planarioji technologija – Puslaidininkinis darinys formuojamas apdorojant viršutinį plokščią padėklo paviršių. (Yra ir planarioji epitaksinė-difuzinė technologija) 1.2. Lygintuviniai diodai. 140-141psl Svarbiausi parametrai – didžiausia leidžiamoji tiesioginė srovė ir didžiausia leidžiamoji atgalinė įtampa. Jas riboja pn sandūros perkaitimas ir pramušimas. Diodai su didesne nei 10A leidžiamaja srove vadinami lygintuviniais galios diodais, taip pat rekomenduojama naudoti su didelio ploto pn sandūra. Norint sumažinti kaitimą naudojami radiatoriai arba kartais net priverstinis vėsinimas. Lygintuvas mažiau kaista kai panaudotas n+n–p darinys, kurio n+ pagrindas pasižymi maža varža. Norint lyginti stipresnias sroves diodai jungiami lygegriačiai. Didinant diodo atsparumą pramušimui naudojamas p-n arba pin dariniai su plačiomis pn sandūromis. Aukštoms įtampoms lyginti naudojami lygintuviniai stulpeliai (sudaryti iš nuosekliai sujungtų pn sandūrų). Atgalinė įtampa siekia iki dešimčių kV Rs = U0 / I0 – Varža nuolatinei srovei (Statinė varža) RD = dU/dI ≈ ∆U/∆I – Varža silpnai kintamajai srovei (Dinaminė, diferencialinė varža) I = IS exp(qU/kT) – Tiesioginė įtampos per sandūra veikiama srovė 1.3. Stabilitronai. 141psl Stabilitronų veikimo principas pagrįstas pn sandūros pramušimo momentu atgalinės srovės sustiprėjimu. ( Kai atgalinė įtampa viršija pramušimo įtampą stabilitronas sugeria perteklių.) Mažoms įtampoms stabilizuoti naudojami stabistoriai – puslaidininkiniai diodai, įjungti tiesiogine kryptimi. Jų įtampos temperatūrinis koeficientas neigiamas. Srovė kinta, bet įtampa lieka panaši Rz = – Diferencialinė varža darbo taške X = – Kintamosios įtampos daliklis (RL­=inf) Iz = I0- – RL­≠inf 1.4. Aukštadažniai diodai. 142-143psl Aukštadažniai diodai taikomi lyginti srovę, aptikti signalus, atlikti kitokias virpesių apdorojimo funkcijas. Bazės varža paprastai būna daug didesnė už emiterio varžą, todėl R1 nulemia bazės RB Rpn- pn sandūros dinaminė varža Rpn= Cpn = sandūros talpa R1= p ir n sričių už sandūros ribų varža R2= nuotekio varža Kai I = -IS, difuzinė srovė neteka ir dinaminė varža yra be galo didelė. pn sandūros talpa susideda iš barjerinės ir difuzinės talpų, kurios priklauso nuo įtampos. τ = RBCb – Diodo dažnines savybes lemianti laiko konstanta Tačiau mažinant RB pn sandūra suplonėja, barjėrinė talpa padidėja, pramušimo įtampa sumažėja. Taip pat nagrinėjant puslaidininkinių diodų savybes reikia atsižvelgti ir į diodo išvadų parazitinį induktyvuma L, bei parazitine talpą tarp išvadų C. Siekiant jas sumažinti diodai gaminami be vielinių išvadų. 1.5. Impulsiniai diodai. 144-145psl Impulsiniai diodai naudojami impulsinės technikos įtaisuose. Impulso frontai išlieka statūs jeigu praleidžiamųjų dažnių juosta plati, todėl impulsiniai diodai turi būti aukštadažniai. Kai n srityje priemaišų gerokai daugiau, nei p srityje ir veikia tiesioginė įtampa vyksta elektronų difuzija per sandūra ir vyksta jų injekcija bazėje. Atgalinės srovės stiprį riboja tik diodo bazės ir grandinės varžos. Tekant stipriai atgaliniai srovei elektronai ištraukiami iš bazės ir pn sandūra plečiasi. Tuo pat metu vyksta rekombinacija. Nepusiausvirųjų krūvininkų kiekis mažėja ir praėjus laikui t1 diodo atgalinė srovė pradeda silpnėti. Praėjus laikui t2 nepusiausvyrųjų krūvininkų kiekis (pn sandūros aplinkoje) mažėja ir atsikuria didelė diodo atgalinė varža. Diodas gali atlikti ventilio funkciją tik tada, kai (ta = t2, per kurį atsukuria atgalinė varža) ta 10­­18cm-3, puslaidininkis išsigimsta. Išsigimusių puslaidininkių sandūra esti labai plona (d ≈0.01um) Priemaišiniai lygmenys sudaro leidžiamąsias juostas. Donorinis lygmuo (WC) persikloja su laidumo juosta, išsigimusiame p puslaidininkyje Fermio lygmuo atsiduria valentinėje juostoje (Wv). Kai neveikia išorinė įtampa, WF bendras visam dariniui (pav.b). Per sandūra srovė neteka. Prijungus atgaline įtampa atsiranda neužtimų laisvumo juostos lygmenų (pav.c). Dėl plono potencialo barjero elektronai iš p srities valentinės juostos (Tuneliniu būdu) skverbiasi į n srities laidumo juostą. Tunelinė srovė ir pn sandūros atgalinė srovė sparčiai didėja. Didėjant įtampai atsiranda daugiau neužimtų valentinės juostos lygmenų ir jų skaičius pasiekia max (2) taške. Toliau keliant įtampą lygmenų skaičius mažėja. Atitinkai kinta ir tunelinė srovė. (pav.e) (3) atitikmuo lygmenų diagramoje. Šiame taške tunelinė srovė neteka, dėl pradėjusios tekėti difuzinės srovės. Kylant tiesioginiai įtampa ji stiprėja. Pn sandūros charakteristiko eigą lemia tunelinė ir difuzinės srovės. IT­ – Tunelinė srovė ID­ – Difuzinė srovė Dinaminė varža esanti taip (2) ir (3) taškų yra neigiama. Todėl tunelinius diodus galima naudoti silpniems virpesiams stiprinti ir generuoti. Diodai pasižymi didelia veikimo sparta ir yra naudojami formuoti trumpų frontų impulsus. 1.8. Atvirkštiniai diodai. 145-147psl Pasirinkus mažesnę priemaišų koncentraciją galime pasiekti, kad fermi lygmuo n srityje sutaptų su valentinės juostos viršumi srityje p. Tada tunelinė srovė teka tik veikiant atgalinei įtampai. Veikiant nedideliai įtampai diodo atgalinė srovė yra stipresnė už tiesioginę. Diodo atgalinė varža yra daug mažesnė už jo varžą tiesiogine kryptimi. Atvirkštiniai diodai taikomi silpnų aukštadažnių apdorojimo įtaisuose (detektoriuose). 2.1. Dvipolio tranzistoriaus veikimas. Dvipolis tranzistorius sudarytas iš emiterio, bazės ir kolektoriaus tarp kurių yra dvi sąveikaujančios pn sandūros. Dvipoliuose teka abiejų tipų (elektroninės ir skylines) krūvininkų srovės. Veikiant emiterio sandūroje tiesioginei įtampai, o kolektoriaus sandūroje atvirkštinei įtampai, tranzistoriaus sroves sudaro 4 dedamosios : Pagrindinė tranzistoriaus srovė ( (IKp)Ją lemia injekuoti iš emiterio į baze krūvininkai. Šiuos krūvininkus kolektoriaus sandūros elektrinis laukas permeta į kolektoriaus sritį) Emiterios sandūros srovės dedamoji (Ją lemia krūvininkų injekcija iš bazės į emiterį) Rekombinacijos srovė (Atsiranda dėl krūvininkų rekombinacijos bazėje) Kolektoriaus šiluminė srovė IE = IK + IB – Tranzistoriaus emiterio, kolektoriaus ir bazės lygtis Bet, kadangi bazės srovė silpna, tai IE ≈ IK, Todėl emiterio srovė gali valdyti kolektoriaus srovę A= – Statinis emiterio srovės perdavimo koeficientas. A== γδ; Čia γ – Emiterio efektyvumas, o δ – Krūvininkų pernašos per baze koeficientas (Nusakantis kuri injekuotų į baze krūvininkų dalis kuria pagrindine tranzistoriaus srovę). Norint padidinti emiterio statinį srovės perdavimo koeficientą reikia didinti emiterio efektyvumą ir gerinti krūvininkų pernaša per bazę. O norint pagerinti efektyvumą mažiname krūvinikų priemaišų kiekį bazėje. NdB > 1. Iš (2) formulės matome, kad trazistorius gali atlikti įtampos stiprinimo funkciją. (3)KP = KIKU – Galios stiprinimo koeficientas (4) KPKU (Kai K1 ) KI – srovės perdavimo koef. ; KU – įtampos perdavimo koef. Bendrojo Emiterio (Įėjimo srovė - B;Išėjimo srovė – K) Kai tranzistorius sujungtas BE schema, jo įėjimo srovė yra bazės sroviai, o išėjimo srovė – kolektoriaus. (5) K1 = β = %Pagal dIB = dIE - dIK gauname (6)% (6) K1 = β = = = Kadangi 1- > 1, tai grandinėje galimas didelis kintamosios įtampos stiprinimas. Galios stiprinimo koef gali siekti net dešimtis tūkstančių Bendrojo Kolektoriaus(Įėjimo srovė - B;Išėjimo srovė – E) Kai tranzistorius įjungtas pagal BK schemą jo kolektoriaus potencialas yra pastovus. (7) K1 = = = Kai > 1 BK shemos jungimu įtampa nestiprinama, tačiau gali būti stiprinama kintamoji srovė ir galia. 2.3. Molo Eberso formulės (BB). Kai UKB = 0 UKB – Kolektoriaus sandūros įtampa. U­­EB – Tiesioginė emiterio įtampa. IEF = IES[exp(qU­EB/kT)-1] – Emiterio įtampa IEs – Emiterio sandūros soties srovė IKF = AIEF Kai UEB = 0 Teka tik emiterio ir ir kolektoriaus srovės. Jų išraiškos: IKI = IKS[exp(qU­KB/kT)-1] – Emiterio įtampa IEI = AIIKI I indeksas – Apgrąžinė tranzistoriaus veiksena Kai UEB ≠ 0 ir UKB ≠ 0 IE =IEF- IEI = IES[exp(qU­EB/kT)-1]- AI IKS[exp(qU­KB/kT)-1] – emiterio srovė IK = IKF- IKI = IES[exp(qU­EB/kT)-1]- AI IKS[exp(qU­KB/kT)-1] – kolektoriaus srovė Kartu šios lygtys yra vadinamos Molo ir Eberso formulėmis IKS = – Kolektoriaus sandūros soties srovė Molo ir Eberso formulės yra unversalus, bet papraščiausias tranzistoriaus matematinis modelis. Remiantis šiomis lygtimis galime sudaryti teorines tranzistoriaus statines charakteristikas. 2.4. Realaus tranzistoriaus statinės charakteristikos (BB, BE). BB jungimas Pagal (a) paveiksliuką matome, kad tranz. Įėjimo srovė priklauso ne tik nuo emiterio įtampos. Įėjimo srovė didėja didėjant kolektoriaus įtampai |UKB­|. Tai lemia Erlio reiškinys (Mažėjant rKE, didėja IK). Didėjant |UKB­| didėja kolektoriaus sandūros plotis, mažėja efektinis bazės storis ΔBef ir didėja injekuotų į baze šalutinių krūvininkų tankio gradientas. Dėl tankio gradiento padidėjimo išauga ir difuzinė srovė. IK = AIE + IK0 – Įėjimo charakteristika IK0 – atgalinė kolektoriaus sandūros IK­ = f(UKB) – Išėjimo charakteristika O kai IE = 0, tai IK = IK0 ΔIK = αΔIE – Kolektoriaus srovės pokytis Didėjant kolektoriaus sandūros atvirkštiniai įtampai, plečiasi kolektoriaus sandūra, plonėja bazė, stiprėja rekombinacijos srovė ir didėja emiterio srovės perdavimo koef. Skirtumai tarp BB ir BE BE įėjimo srovė – bazės. IB >> IE BE jungime didinant |UKE|, įėjimo srovė mažėja (BB jungime – didėja), bazės srovė nežymiai mažėja (plečiasi kolektoriaus sandūra, plonėja bazė, silpnėja rekombinacinė srovė) BE jungimas IB = f(UBE) – Įėjimo charakteristika Stipresnė įėjimo srovė = Stipresnė išėjimo srovė IK = BIB + IKE0 - Išėjimo srovė B = IKE0 = A – Emiterio srovės perdavimo koef. Kadangi A ≈1, tai B ≈ β >> 1, o IKE0 >> Įjungto BE schema tranzistoriaus išėjimo įtampa panaši į BB išėjimo įtampa, bet jų parametras – bazės srovė. Išėjimo charakteristikų eigai įtakos turi tik tai, kad β ir IKE0 labiau nei A ir IK0 priklauso nuo trazistoriaus veikos salygų. Taip pat dar nepasikeitus poliškumui susidaro soties veikos sąlygos. 2.5. Keturpolio metodas (modelis). Tranzistoriui galima modeliuoti kaip tiesinį keturpolį, kai jo virpesiai silpni. U1, U2, I1, I2 – Kompleksinės, įėjimo ir išėjimo, įtampos ir srovės. Tada 2 iš šių dydžių galime aprašyti nepriklausomaisiais argumentais, o kitus 2 galime išreikšti šių argumentų funkcijomis. Taip gaunama 6 lygčių sistemas. Dažniausiai aprašymui naudojama viena iš trijų sistemų. r parametrais: U1 = Z11I1+Z12I2 U2 = Z21I1+Z22I2 Kai dažnis žemas. U1 = r11I1+r12I2 U2 = r21I1+r22I2 r11 = U1/I1 | I2 = 0 – įėjimo varža, kai išėjimo grandinėje tuščiosios veikos sąlygos. r12 = U1/I2 | I1 = 0 – Grįžtamojo ryšio varža, kai įėjimo grandinėje tuščiosios veikos sąlygos. r21 = U2/I1 | I2 = 0 – Tiesioginio perdavimo varža, kai išėjimo grandinėje tuščiosios veikos sąlygos. r22 = U2/I2 | I1 = 0 – Išėjimo varža, kai įėjimo grandinėje tuščiosios veikos sąlygos. g parametrais: I1 = Y11U1+ Y12U2 I2 = Y21U1+ Y22U2 Kai virpesių dažnis žemas vietoje Y (pilnutinių laidumų) rašome g (akyvusis laidumas) I1 = g11U1+ g12U2 I2 = g21U1+ g22U2 g11 = I1/ U1 | U2 = 0 – Kintamosios srovės trumpojo jungimo sąlyga išėjimo graninėje. g12 = I1/ U2 | U1 = 0 – Kintamosios srovės trumpojo jungimo sąlyga įėjimo graninėje. g21 = I2/ U1 | U2 = 0 – Kintamosios srovės trumpojo jungimo sąlyga išėjimo graninėje. g22 = I2/ U2 | U1 = 0 – Kintamosios srovės trumpojo jungimo sąlyga įėjimo graninėje. Matuojant g21 ir g22 reikia sudaryti kintamosios srovės trumpojo jungimo sąlygas tranzistoriaus įėjime. Kintamosios srovės trumpojo sąlygų sudaromos prie atitinkamų išvadų prijungus didelės talpos konencatorių. Tačiau trumpojo jungimo sąlygas tranzistoriaus įėjime sudaryti sudėtinga. h parametrais: U1 = H11I1+H12I2 I2 = H21I1+H22I2 Kai dažnis žemas. U1 = h11I1+h12I2 I2 = h21I1+h22I2 h11 = U1/I1 | U2 = 0 – įėjimo varža. h12 = U1/U2 | I1 = 0 – Grįžtamojo ryšio koef. h21 = I2/I1 | U2 = 0 – Srovės perdavimo koeficientas. h22 = I2/U2 | I1 = 0 – Kintamosios srovės tuščiosios veikos sąlygos įėjimo grandinėje. Šias salygas sudaryti nesudėtinga. Betkurio iš šių junginių užtenka norint apibūdinti tranzistorių kaip tiesiniam keturpoliui. Tačiau praktikoje tai lengviausia padaryti nustatinėjant h (hibridinius) parametrus. Į h parametrų rinkinį įeina ir pats svarbiausias tranzistoriaus parametras – srovės perdavimo koeficientas. Kai tranzistorius įjungtas pagal BB, tai h21B = - α, o pagal BE h21E = β 2.6. h parametrų radimas. (Naudojant BE schemą) Skaičiuojant naudojamos formulės: h11 = U1/I1 | U2 = 0 – įėjimo varža. h12 = U1/U2 | I1 = 0 – Grįžtamojo ryšio koef. h21 = I2/I1 | U2 = 0 – Srovės perdavimo koeficientas. h22 = I2/U2 | I1 = 0 – Kintamosios srovės tuščiosios veikos sąlygos įėjimo grandinėje. Vietoje kintamųjų srovių ir įtampų skaičiuojame jų įėjimo ir išėjimo srovių ir įtampų pokytį. Parametrai h21B ir h21E randami iš įėjimo charakteristikų. Pasirinkto darbo taško Q aplinkoje šie parametrai skaičiuojami pagal forumles: • Randami iš įėjimo charaketristikų • Randami iš išėjimo charaketristikų Kadangi h12E labai mažas, jo reikšmės nustatyti pagal tranzistoriaus charakteristika nustatyti nepavyksta. Tad jis yra išreiškiamas pro kitus koeficientus. 2.7. T pavidalo ekvivalentinė grandinė (BB). Nepaisome tranzistoriaus įtampų ir srovių nuolatinių dedamųjų dėl silpnų virpesių. Žemų dažnių srityje išėjimo ir įėjimo įtampos: rE = h11B ­– (1+ h21B = h11B – (1-α)rB – Emiterio sandūros varža rB = ≈ β(h11B – rE) – Bazės varža rK = ≈ – Kolektoriaus sandūros varža rK* – Kolektoriaus srities tūrinė varža αIE – Srovės šaltinis CE – Parazitinė emiterio sandūros talpa CK – Parazitinė kolektoriaus sandūros talpa Aukštų dažnių srityje: UK = rK(IK– βIB) – Įtampos kritimas kolektoriaus sandūroje τ = rKCK = rKECKE – Kolektoriaus sandūros laiko konstanta CKE = CK = CK = (β + 1)CK ≈ βCK >> CK 2.8. Π pavidalo ekvivalentinė grandinė (BE). Žemų dažnių srityje: - Kolektoriaus ir emiterio srovės • Statumo išraiška IKQ – Kolektoriaus srovė tranzistoriaus darbo taške Q Žinodami β labai lengvai galime rasti nagrinėjamos grandinės parametrus gm, rπ ir ro. Cπ - Cμ – Parazitinė talpa tarp kolektoriaus ir bazės 2.9. Dažninės savybės (BB, BE). Didėjant dažniui, tanzistoriaus emiterio ir bazės srovių perdavimo koeficientas mažėja. Tranzistoriaus dažnines savybes lemia: laikas, per kurį krūvininkai įveikia bazę, tranzistoriaus kolektorio sandūros barjerinės talpos persikrovimo procesas. Tranzistoriaus savybėms nusakyti naudojami 2 parametrai: fT = ωT/2π – Vienetinio srovės perdavimo koeficiento dažnis. fmax ≈ – Maksimalus galios stiprinimas Geromis dažninėmis savybėmis pasižymi dreifiniai planerieji tranzistoriai, kurie yra išgaunami pagal epitaksijos-difuzijos technologiją. 2.10. Gamybos būdai. Pagrindine srove kuria: pnp dariniuose – skylės, o npn dariniuose – elektronai. npn dariniai pranašesni, nes elektronai bazę gali įveikti per trumpesnį laika, mažiau jų rekombinuoja ir taip gaunamas didesnis srovės perdavimo koeficientas. Mezatranzistoriaus gamyba – Jo bazė sudaroma šiluminės priemaišų difuzijos būdu, o emiterio sandūra – įlydymo. Mezatechnologijos deka gaminami tranzistoriai gaunami su mažais sandūrų plotais. Epitaksinio-difuzinio planariaus npn tranzistoriaus gamyba (Tobuliausias > PE = |UEBIE| - Kolektoriaus ir emiterios sandūroje išsiskirianti galia. PKmax = - – Didžiausia leidžiama kolektoriaus sandūros temperatūra (Priklauso nuo pasirinktos medžiagos); - aplinkos temperatūra; – Šiluminė varža tarp kolektoriaus sandūros ir aplinkos(Priklauso nuo tranzistoriaus konstrukcijos ir šilumos sklaidymo nuo kolektoriaus būdo) 3.1. Dinistorius. (a) atvaizduota dinistoriaus sandara. Darinio sritys vadinamos p emiteriu ir n emiteriu. Tarp emiterių esanti sritis vadinama bazėmis. Prie p prijungtas anodas, o prie n – katodas. Dinistoriaus įjungimo įtampą galima valdyti šviesa. Apšvietus fotodinistoriaus bazęs, padidėja krūvininkų koncentracija, sustiprėja dinistoriaus ekvivalentinės grandinės transizistoriaus srovė, padidėja jo srovės perdavimo koef. ir įsijungimas prasideda esant mažesnei anodo įtampai. Galimos penkios dinistoriaus būsenos: didelės tiesioginės varžos, neigiamos diferencialinės varžos, didelio tiesioginio laidumo, didelės atgalinės varžos ir pramušimo. Dinistorius įsijungia, kai teigiama anodo įtampa pasiekia įsijungimo įtampa, ir išsijungia, kai srovė tampa silpnesnė už palaikymo srovę I2 = I1 + I3 + IR – tranzistoriaus T1 emiterio srovės I1 perdavimo koeficientas - tranzistoriaus T2 emiterio srovės I3 perdavimo koeficientas I = – Dinistoriaus srovė 3.2. Trinistorius. Trinistorius (Triodinis tiristorius) – Ijungimo valdymui turi valdymo elektrodą G. Jis jungiamas prie vienos iš bazių. Taigi yra katodinio ir anodinio valdymo trinistorių. Pradėjus tekėti srovei trinistoriaus įsijungimo įtampa sumažėja. Trinistoriaus ekvivalentine grandinę sudaro du tranzistoriai. Pradėjus tekėti ∆IB2 (Valdymo srovei), tranzitorius T2 atsiveria ir kartu atidaro visą trinistorių. Valdymo srovė gali būti impulso pavidalo. Trinistorius išjungiamas mažinant anodinės srovės stiprį arba išjungus anodinė įtampą. Egzistuojančios tiristorių atmainos: binistoriai, diodinis simetriniais tiristorius (diakas), simetrinis tiristorius (triakas) Svarbiausi tiristorių parametrai : Įjungimo įtampa, išjungimo srovė, leidžiamoji atgalinė įtampa, didžiausias darbo dažnis. 4. Lauko tranzistorių grafiniai žymenys. 4.1. Sandūrinis lauko tranzistorius. (Gate(Užtūra), source(Ištaka), drain(santaka)) Lauko tranzistoriaus veikimo principas pagrįstas tuo, kad kanalo storis ir jo skerspjūvio plotas priklauso nuo valdančiosios įtampos UUI, veikiančios tarp užtūros(Gate) ir ištakos(Source). Įtampa UUI sandūroms yra atgalinė. Didėjant šiai įtampai, pn sandūros plečiasi, kanalo storis mažėja, o jo varža – didėja. Jeigu tarp drain ir source veikia įtampa, tai, didėjant kanalo varžai, silpnėja juo tekanti srovė. Taigi gate įtampa gali valdyti tranzistoriaus kanalo srovę. Lauko tranzistoriaus srovę valdo įėjimo įtampa. Siekiant, kad srovė būtų efektyviau valdoma, priemaišų koncentracija kanale parenkama daug mažesnė nei priemaišų koncentracija gate srityje. – Kanalo storis. (bn – n srities storis) – pn sandūros storis n srityje. - Atkirtos įtampa - Soties salygomi santakos srovės priklausomybė nuo įėjimo įtampos (ISmax­ – santakos srovė. 4.2. Indukuotojo kanalo MOP tranzistorius. Tranzistorių veikimas pagrįstas lauko efektu MOP darinyje. Tranzistoriui panaudotas p silicio pagrindas, jame sudarytos lokalios n+ source ir drain sirtys. Tarpas tarp source ir drain padengtas oksido sluoksniu ant kurio sudarytas gate elektrodas. Didinant gate įtampą kanale didėja elektronų koncentracija ir kartu didėja jo laidumas. Todėl MOP tranzistorius yra praturtintosios veikos. Indukuotasis kanalas susidaro, kai gate-source įtampa viršija slenkstine įtampą UUI0. Tada veikiant nedideliai išėjimo (Drain-Source) įtampai, tranzistoriaus kanalas veikai kaip tiesinė varža. Tačiau didėjant USI, pn sandūra tarp drain srities ir base plečiasi. USI­ – Išėjimo įtampa UUS­ – Potencialų skirtumas tarp gate ir drain. K – proporcingumo koeficientas Taigi MOP tranzistoriaus su indukuotu kanalu išėjimo (Drain) srovė priklauso nuo gate ir drain įtampų. Kadangi talpa tarp gate ir kanalo būna nedidelė, tai net nedidelis statinis krūvis gali sukurti didelę įtampą. Keliasdešimt voltų įtampa gali pramušti plona dielektriko sluoksnį ir sukelti nepataisomą MOP gedimą. Dėl to tranzistoriai transportuojami laidžiuose laikikliuose arba jų išvadai būna sujungti laidžiais žiedais. 4.3. Pradinio kanalo MOP tranzistorius. Pradinio kanalo MOP tranzistoriaus. Tranzistoriui panaudotas p silicio pagrindas. Jame sudarytos lokaliosios n + sritys, prie kurių prijungti ištakos ir santakos išvadai. Tarp jų sudarytas silpnai legiruotas n kanalas. Ant jo yra dielektrinis silicio dioksido sluoksnis ir metalinis užtūros elektrodas. Tranzistoriaus pagrindas esti sujungtas su ištaka. Kai tranzistorius įjungtas veikiant santakos-ištakos įtampai USI , sudarytu pradiniu kanalu gali tekėti srovė. Jeigu prijungiama teigiama užtūros įtampa (UUI > 0 ), į kanalą iš ištakos ir santakos sričių įtraukiami elektronai. Kanalo varža sumažėja. Per tranzistorių tekanti srovė sustiprėja. Neigiama užtūros įtampa stumia iš kanalo pagrindinius krūvininkus – elektronus. Tada kanalo varža padidėja, per tranzistorių tekanti srovė S I susilpnėja. Taigi galima tiek praturtintoji, tiek nuskurdintoji tranzistoriaus veika. Todėl MOP tranzistoriai su pradiniu kanalu yra nuskurdintosiospraturtintosios veikos tranzistoriai. 4.4. Keturpolio metodas (modelis). Nagrinėdami lauko tranzistorių kaip tiesinį aktyvųjį keturpolį, vietoje įtampų ir srovės pokyčių galime nagrinėti įtampų ir srovių kintamąsias dedamąsias. Tada ID≈0 @ (9.12)IS= gmUUI+g0USI (9.13) čia g0=1/ro išėjimo laidumas. Šią lygčių sistemą, aprašančią lauko tranzistorių, atitinka 9.12 paveiksle, a, atvaizduota ekvivalentinė grandinė. Kai lauko tranzistorius yra soties būsenoje, jo išėjimo srovė SI mažai priklauso nuo išėjimo įtampos USI . Išėjimo srovės priklausomybę nuo įėjimo įtampos, kaip jau žinome, galima aproksimuoti išraiška IS≈A(UUI-UUI0)2 (9.14) Čia A – proporcingumo koeficientas, UUI0 – atkirtos arba slenkstinė įtampa (kai , UUI = UUI0 tai SI = 0). Pagal (9.14) lauko tranzistoriaus statumas gm proporcingas Kai tranzistorius panaudojamas virpesiams stiprinti, nuo statumo priklauso stiprintuvo stiprinimo koeficientas. Taigi dvipolių tranzistorių perdavimo charakteristikos statumas didesnis nei lauko tranzistorių. Tačiau lauko tranzistoriai turi kitų svarbių privalumų: jie pasižymi didele įėjimo varža, didesniu temperatūriniu stabilumu, yra atsparesni radiacijai. Dar svarbu, kad dėl paprastesnės konstrukcijos yra paprastesnė lauko tranzistorių gamyba. 4.5. Ekvivalentinė grandinė. Dvipoliai tranzistoriai, įjungti pagal bendrojo emiterio schemą, atliekant skaičiavimus, dažnai modeliuojami P pavidalo ekvivalentinėmis grandinėmis. Todėl sudarysime dvipolio tranzistoriaus P pavidalo ekvivalentinę grandinę ir atskleisime jos privalumus 4.6 Dažninės savybės. Dažniausiai laikoma, kad lauko tranzistoriaus dažnines savybes lemia tranzistoriaus įėjimo varžos mažėjimas didėjant dažniui. 9.12 paveiksle, b, atvaizduota lauko tranzistoriaus ekvivalentinė grandinė, papildyta jo parazitinėmis talpomis – talpa tarp užtūros ir ištakos CUI , užtūros ir santakos CUS ir santakos ir ištakos CSI . Ji panaši į dvipolio tranzistoriaus π pavidalo ekvivalentinę grandinę. Didėjant dažniui, didėja lauko tranzistoriaus įėjimo talpinė srovė. Tranzistoriaus srovės stiprinimo koeficientas mažėja. Kai dažnis pasiekia fT , srovės stiprinimo koeficientas sumažėja iki 1. Įrodoma, kad dažnis T f išreiškiamas (9.20) formule ir yra tiesiai proporcingas santykiui µ/lk2; čia µ – lauko tranzistoriaus kanalo pagrindinių krūvininkų judrumas, lk – kanalo ilgis. Taigi, kuo didesnis krūvininkų judrumas ir trumpesnis kanalas, tuo geresnės lauko tranzistoriaus dažninės savybės. Augant dažniui, lauko tranzistoriaus statumas mažėja. Didėjat dažniui, didėja lauko tranzistoriaus įėjimo tapinė srovė. Tranzistoriaus srovės stiprinimo koeficientas mažėja. Taigi, kuo didesnis krūvininkų judrumas ir trumpesnis kanalas, tuo geresnės lauko tranzistoriaus dažninės savybės.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!