Главная
Форум
Статьи
Материалы
Приборы
Конструирование
Слаботочка
Хобби
Конструкции
Здания
Банька
Атлас
Металл
Лист
Санустройство
|
Перейти на главную » Журналы 0 1 2 3 4 5 ... 92 Несмотря на разнообразие типов мощных ПТ, подробно изучаемых в гл. 2 и 3, все они, независимо от размеров и мощности,, имеют сходство в главном: их работа основана на использовании только основных носителей. 1.2.1. Сравнение мощных полевых и биполярных транзисторов В биполярных транзисторах, помимо основных носителей, используются также неосновные. Чтобы оценить преимущества ПТ, рассмотрим структурные различия между ПТ с управляющим р-п. переходом и БТ. Как видно из рис. 1.4, оба они имеют р-п переходы. В полевом транзисторе р-п переход включен как бы параллельно направлению тока, тогда как в биполярном р-п переходы соединены последовательно (навстречу друг другу). Приведенные на рис. 1.5 простые эквивалентные схемы л-канального ПТ и п-р-п БТ помогут ответить на нащи вопросы. Исток Сток Эмитт Обедненная область Затвор
Коллектор а) б] Рис. 1.4. Структура полевого транзистора с управляющим р-п переходом (а) и биполярного транзистора (б) Рассматривая р-п переход как диод, можно сразу же определить основное отличие полевого от биполярного транзистора. Если подать напряжение на оба прибора, то через ПТ потечет ток, а включенная навстречу {п-р и р-п) диодная пара, характерная для биполярного транзистора, будет препятствовать его прохождению. Так как анализ биполярного транзистора не входит в нашу задачу, то достаточно сказать, что его работа основана на инжекции, диффузии и собирании иоаителей заряда. При этом нас прежде всего интересует механизм инжекции и его влияние на работу прибора. В рассматриваемом примере (см. рис. 1.5) для протекания тока между коллектором и эмиттером нужно инжектировать положительные носители в базовую область. Носители, ин- жектируемые в базу, назовем неосновными рабочими носителями, а носители, создающие ток между коллектором и эмиттером, основными рабочими носителями. 1.2.1.1. Преимущества полевых транзисторов перед биполярными. Первое основное преимущество ПТ, отличающее его от БТ, Зо- > п-канальный р-канальный ч-р-п р-п-р Рис. 1.5. Простые эквивалентные схемы и обозначения п- и р-канальных полевых транзисторов с управляющим р-п переходом [а) и п-р-п и р-п-р биполярных транзисторов (б) связано с двумя эффектами, обусловленными инжекцией неосновных рабочих носителей. Учитывая, что ПТ не имеет неосновных носителей, можно понять первый эффект, обратившись к рис. 1.5,6. Инжектируемые носители (положительные в п-р-п и отрицательные в р-п-р транзисторе) вызывают смещение диода база - эмиттер в прямом направлении, что ведет к появлению коллекторного тока (основные рабочие носители) и тока база - эмиттер (неосновные рабочие носители). В замкнутом аналоговом ключе на биполярном транзисторе напряжение смещения складывается из напряжений, обусловленных базовым током неосновных рабочих носителей и током основных рабочих носителей между коллектором и эмиттером (рис. 1.6,а). -О С/ вых с Н б) Рис. 1.6. Биполярный (а) и полевой (б) транзисторы в качестве аналоговых пер включателей в ПТ ток основных рабочих носителей управляется напряжением затвора, а не инжекцией неосновных рабочих носителей, и при использовании его в качестве аналогового ключа напряжение смещения отсутствует (рис. 1.6,6). Вторым преимуществом ПТ является отсутствие хорошо известной и характерной для всех биполярных транзисторов задержки, обусловленной временем рассасывания неосновных носителей базы (электронов), которое резко ограничивает скорость переключения. Этот эффект заметно усиливается в биполярном транзисторе с увеличением рабочего тока. Поскольку в ПТ нет неосновных носителей, то отсутствует этот эффект, а следовательно, и ограничение скорости переключения. Последнее преимущество базируется на том, что ПТ представляет собой по существу однородный полупроводник. Из рис. 1.4 видно, что ток от стока к истоку ограничен только сопротивлением полупроводниковой среды и омических контактов к ней. В противоположность этому ток основных носителей между коллектором и эмиттчром в биполярном транэисторе начинает течь в результате инжекции неосновных носителей, которая создает так называемый транзисторный эффект. 1.2.1.2. Температурные эффекты. В линейных схемах, например в усилителях, увеличение тока (основных носителей) вызовет постепенное повышение температуры полупроводника. Удельное сопротивление кремния будет изменяться со скоростью, приблизительно равной 0,6%/град. Рост температуры ПТ при подаче на него напряжения приведет, согласно закону Ома, к уменьшению тока основных носителей, и мы можем рэосматрнвать ПТ как теплоустойчивый прибор. Поведсьие биполярного транзистора более сложно, и повышение температуры ведет к увеличению тока. Это означает, что БТ, в отлпгие от ПТ, не является термоустойчивым. Проще говоря, в БТ, оставленном без защитного смещения, может возникнуть так называемый саморазогрев, который в свою очередь может легко привести к выходу прибора из строя. Термоустойчивость полевого транзистора обеспечивает ему до-пспнительные преимущества перед биполярным. Если требуется ток, превышающий предельный для одного ПТ, то включается параллельно достаточно большое число этих приборов. В отличие от биполярных тран.-исторов, полевые не нуждаются в принудительном выравнивании токов для предотвращения перегрузки и возможного саморазогрева. Термоустойчивость способствует выравниванию первоначального разброса токов параллельно включенных ПТ. Следует отметить, что, поскольку в ПТ используются только основные носители, их параллельное включение не обязательно требует увеличения мощности схемы управления. Поэтому нагрузочная способность логических элементов, используемых в качестве таких схем, практически не ограничена. (Это рассматривается подробно в гл. 9 при обсуждении применения ПТ в качестве 0 1 2 3 4 5 ... 92 |