Главная | Обратная связь

Польові транзистори з ізольованим затвором

На відміну віл ПТ з керуючим р-п переходом, у яких затвор має без­посередній електричний контакт із суміжною областю струмопровідного каналу, у МДН-транзисторів затвор, що являє собою плівку, ізольований від зазначеної області шаром діелект­рика. Тому МДН-транзистори відносять до класу ПТ з ізольованим затвором. Наявність діелектрика забезпечує високий вхідний опір цих транзисторів (10¹² 10¹⁴ Ом).

Частіше у якості діелектрика ви­користовують оксид кремнію і тоді ПТ називають МОН-транзистором. Такі транзистори бувають із вбудованим і індукованим каналами.

Конструкція МОН-транзи стора з індукованим каналом n-типу зобра­жена на рис. 2.29.

При або від’ємному, І_С= 0 (два р-п переходи увімкнені назустріч). При позитивній напрузі на затворі відносно витоку поверх­невий шар на межі НП з діелектриком збагачується електронами, які притягуються з глибини р-шару до затвору: виникає явище інверсії НП у примежовій зоні, коли p-шар стає n-шаром. Таким чином, між зонами n-шарів індукується канал, по якому може протікати струм від стоку до витоку.

Вихідні ВАХ ПТ з ізольованим затвором подібні до ВАХ ПТ з керу­ючим р-п переходом, тільки характеристики проходять вище зі збільшенням напруги .

Умовні позначення МДН-транзисторів наведені на рис. 2.30.

 

Тиристори

Тиристор - це напівпровід­никовий прилад, що має багатошарову структуру і ВАХ якого має ділян­ку з негативним опором. Його використовують як перемикач струму.

Тиристори бувають двоелектродні - диністори та три­електродні - триністори.

Тиристор - це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових областей зроблено вивід - керуючий електрод.

Структура та умовне позначення тиристора на­ведені на рис. 2.35.

Подаючи між керуючим електродом та катодом пряму напругу на p-n перехід, що працює у прямому напрямку, можна регулювати вели­чину U. Цю головну властивість тиристора демонструє його ВАХ, наведена на рис. 2.36.

Тиристори мають багато параметрів. Основні з них:

1) Статичні параметри:

- струм вмикання;

- струм утримання (мінімальний прямий струм увімкненого тирис­тора при розімкненому колі керування, при подальшому зниженні якого тиристор переходить у непровідний стан), становить (0.01 0,7) А,

- порогова напруга , становить до 2 В

2) Граничні параметри:

- максимально допустиме значення середнього струму через тирис­тор за певних умов охолодження І_гр, складає (0,1 2000) А,

- максимально допустиме амплітудне значення зворотної напруги = (100 24000) В,

- струм робочого перевантаження, сягає 3І_гр,

- ударний струм у відкритому стані, що не повторюється, сягає 20 І_гр ,

- допустима середня потужність втрат у відкритому стані.

3) Динамічні параметри:

- час вмикання (час переходу тирис­тора з непровідного стану у провідний), що становить (1 10) мкс,

- час вимикання (мінімальний про­міжок часу між проходженням через нуль прямого струму та повторним прикладен­ням напруги до тиристора, що не викликає самовільного вмикання приладу - час відновлення запірних властивостей), становить (10 500) мкс;

- допустима швидкість зростання відновлюваної напруги на тиристорі, що не призводить до його самовільного вмикання за рахунок ємнісною струму зміщення структури) та внутрішнього додатного зворотного зв'язку = 20 - 500 В/мкс

- допустима швидкість зростання прямого струму, що не призво­дить до виходу тиристора з ладу за рахунок локального перегріву струк­тури = =10-70 А/ мкс

4) Параметри кола керування:

- це значення постійного та імпульсного струмів кола керування при напрузі джерела у ньому 12 В, та відповідні їм падіння напруги в колі керування.

Слід зазначити, що тривалість імпульсу керування повинна бути більшою за час вмикання тиристора - звичайно становить (15 20) мкс для активного навантаження.

Оптоелектронні ІМС

Інтегральна мікросхема (ІМС) - це електронний прилад з високою щільністю пакування електрично зв’язаних елементів, який виконує деяку функцію обробки або перетворення електричних сигналів і який, з точки зору конструктивно-технологічних та експлуатаційних вимог, є одним цілим.

Залежно від технології виробництва ІМС поділяють на:

- гібридні (виконуються на основі безкорпусних дискретних елект­ронних приладів, що прикріплюються до ізоляційної основи, на яку на­несено плівкові елементи - резистори, конденсатори і т. п., а також з’єднуючі провідники);

- напівпровідникові (всі елементи виконуються на основі єдиного кристалу НП).

За складністю ІМС поділяють на чотири групи:

- малий ступінь інтеграції (до 30 елементів у схемі);

- середній ступінь інтеграції(30 150 елементів);

- великий ступінь інтеграції^ 150 1000 елементів);

- надвеликий ступінь інтеграції (понад 1000 елементів).

На відміну від дискретних елементів (діоди, транзистори), ІМС ста­новлять функціональні пристрої, призначені для перетворювання елек­тричних сигналів або енергії.

Залежно від призначення, ІМС для неї можуть нормуватися різні па­раметри, що характеризують її як функціональний пристрій в цілому.

За призначенням усі ІМС поділяються на два класи:

1) лінійно-імпульсні (або аналогові);

2) логічні (або цифрові).

До лінійно-імпульсних відносять ІМС, які виконують функції пере­творення й обробки електричних сигналів, що змінюються за законом безперервної функції. До них належать різні підсилювачі, генератори, стабілізатори струму та напруги.

Основні параметри підсилювачів:

- коефіцієнт підсилення напруги

- вхідний опір

- максимальна вихідна напруга

- робочий діапазон частот.

Основні параметри стабілізаторів:

- коефіцієнт стабілізації

- напруга стабілізації ;

- максимальна потужність

- діапазон зміни вхідної напруги.

До логічних (цифрових) відносять ІМС, які виконують функції пере­творення й обробки електричних сигналів, що змінюються за законом дискретної функції (зазвичай це двійковий цифровий код).

Параметри таких схем:

- рівень логічного нуля;

- рівень логічної одиниці;

- швидкодія.

Основні переваги ІМС:

- висока надійність;

- малі габарити і маса;

- незначна споживана потужність;

- невисока вартість;

- високий рівень швидкодії.

Недолік - невелика вихідна потужність (50+100 мВт).

Оптрони (оптопари) – це ІМС у якій електричний сигнал перетворюється у оптичний, який в свою чергу перетворюється у електричний вихідний сигнал. Таке подвійне перетворення дозволяє організувати гальванічну розв’язку двох електричних ланцюгів. У деяких оптопарах можна зробити прості перетворення електричного сигналу.

До складу оптрону входить:

1) елемент, що перетворює електричний сигнал у оптичний(найчастіше це світо діод)

2) елемент, який перетворює оптичний сигнал у електричний

3) оптичне середовище, яке концентрує та передає оптичний сигнал від світло діода до фотоприймача. Це оптичне середовище може бути пасивним коли його оптичні параметри не змінюються. У активного середовища спеціальним сигналом можна змінювати коефіцієнт заломлення та інше.

Назва оптрону визначається типом фотоприймача: діодна, резисторна, транзисторна, тірісторна.

Електричні схеми та вихідні характеристики оптронов з фоторезистором (а), фотодіодом (б) і фототірістором (в): 1 - напівпровідниковий світловипромінювальних діод; 2 - фоторезистор; 3 - фотодіод; 4 - фототірістор; U і I - напруга і струм у вихідній ланцюга оптрона. Пунктирні криві відповідають відсутності струму у вхідному ланцюзі оптрона, суцільні - двом різним значенням вхідних струмів.