Μετατροπείς ισχύος και πολλοί άλλοι ηλεκτρονικές συσκευές, σπάνια κάνουν σήμερα χωρίς τη χρήση ισχυρών MOSFET (φαινόμενο εφέ) ή. Αυτό ισχύει τόσο για μετατροπείς υψηλής συχνότητας, όπως μετατροπείς συγκόλλησης, όσο και για μια ποικιλία οικιακών έργων, τα διαγράμματα των οποίων είναι πλήρη στο Διαδίκτυο.

Οι παράμετροι των ημιαγωγών ισχύος που παράγονται σήμερα καθιστούν δυνατή την εναλλαγή ρευμάτων δεκάδων και εκατοντάδων αμπέρ σε τάσεις έως και 1000 βολτ. Η επιλογή αυτών των εξαρτημάτων στη σύγχρονη αγορά ηλεκτρονικών είναι αρκετά μεγάλη και η επιλογή ενός τρανζίστορ πεδίου με τις απαιτούμενες παραμέτρους δεν αποτελεί σε καμία περίπτωση πρόβλημα σήμερα, καθώς κάθε κατασκευαστής που σέβεται τον εαυτό του υποστηρίζει συγκεκριμένο μοντέλοτεχνική τεκμηρίωση τρανζίστορ εφέ πεδίου, την οποία μπορείτε πάντα να βρείτε τόσο στον επίσημο ιστότοπο του κατασκευαστή όσο και από επίσημους αντιπροσώπους.

Πριν ξεκινήσετε να σχεδιάζετε μια συσκευή χρησιμοποιώντας αυτά τα εξαρτήματα ισχύος, πρέπει πάντα να γνωρίζετε ακριβώς τι αντιμετωπίζετε, ειδικά όταν επιλέγετε ένα συγκεκριμένο τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Για το σκοπό αυτό στρέφονται σε φύλλα δεδομένων.Το φύλλο δεδομένων είναι ένα επίσημο έγγραφο από τον κατασκευαστή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, το οποίο παρέχει περιγραφή, παραμέτρους, χαρακτηριστικά του προϊόντος, τυποποιηµένα συστήµατακαι τα λοιπά.

Ας δούμε ποιες παραμέτρους υποδεικνύει ο κατασκευαστής στο φύλλο δεδομένων, τι σημαίνουν και σε τι χρειάζονται. Ας δούμε το παράδειγμα ενός φύλλου δεδομένων για το τρανζίστορ εφέ πεδίου IRFP460LC. Αυτό είναι ένα αρκετά δημοφιλές τρανζίστορ ισχύος που κατασκευάζεται με τεχνολογία HEXFET.

Το HEXFET υπονοεί μια κρυσταλλική δομή στην οποία χιλιάδες παράλληλα συνδεδεμένα εξαγωνικού σχήματος κυψέλες τρανζίστορ MOS οργανώνονται σε έναν κρύσταλλο. Αυτή η λύση κατέστησε δυνατή τη σημαντική μείωση της αντίστασης ανοιχτού καναλιού Rds(on) και κατέστησε δυνατή την εναλλαγή υψηλών ρευμάτων. Ωστόσο, ας προχωρήσουμε σε μια ανασκόπηση των παραμέτρων που υποδεικνύονται απευθείας στο φύλλο δεδομένων του IRFP460LC από το International Rectifier (IR).

Εκ.

Στην αρχή του εγγράφου, δίνεται μια σχηματική εικόνα του τρανζίστορ, δίνονται οι ονομασίες των ηλεκτροδίων του: G-gate (πύλη), D-drain (drain), S-source (πηγή), καθώς και παρατίθενται οι κύριες παράμετροι και οι διακριτικές ιδιότητες. Σε αυτήν την περίπτωση, βλέπουμε ότι αυτό το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου Ν καναλιού έχει σχεδιαστεί για μέγιστη τάση 500 V, η αντίσταση ανοιχτού καναλιού του είναι 0,27 Ohms και το μέγιστο ρεύμα είναι 20 A. Η μειωμένη φόρτιση πύλης επιτρέπει σε αυτό το στοιχείο να χρησιμοποιείται σε κυκλώματα υψηλής συχνότητας με χαμηλό κόστος ενέργειας για έλεγχο μεταγωγής. Ακολουθεί ένας πίνακας (Εικ. 1) με τις μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές διαφόρων παραμέτρων σε διάφορους τρόπους λειτουργίας.

Id @ Tc = 25°C; Ρεύμα συνεχούς αποστράγγισης Vgs @ 10 V - το μέγιστο συνεχές ρεύμα αποστράγγισης, σε θερμοκρασία σώματος τρανζίστορ φαινομένου πεδίου 25°C, είναι 20 A. Σε τάση πύλης πηγής 10 V.

Id @ Tc = 100°C; Ρεύμα συνεχούς αποστράγγισης Vgs @ 10 V - το μέγιστο συνεχές ρεύμα αποστράγγισης, σε θερμοκρασία σώματος τρανζίστορ με επίδραση πεδίου 100°C, είναι 12 A. Σε τάση πύλης πηγής 10 V.

Idm @ Tc = 25°C; Ρεύμα παλμικής αποστράγγισης - το μέγιστο παλμικό, βραχυπρόθεσμο ρεύμα αποστράγγισης, σε θερμοκρασία σώματος τρανζίστορ πεδίου 25°C, είναι 80 A. Υπό την προϋπόθεση ότι διατηρείται μια αποδεκτή θερμοκρασία σύνδεσης. Το Σχήμα 11 παρέχει μια εξήγηση των σχετικών σχέσεων.

Pd @ Tc = 25°C Απώλεια ισχύος - η μέγιστη ισχύς που καταναλώνεται από το σώμα του τρανζίστορ, σε θερμοκρασία σώματος 25°C, είναι 280 W.

Γραμμικός Συντελεστής Μείωσης - για κάθε αύξηση κατά 1°C στη θερμοκρασία της θήκης, η απαγωγή ισχύος αυξάνεται κατά 2,2 W.

Vgs Gate-to-Source Voltage - η μέγιστη τάση πύλης προς πηγή δεν πρέπει να είναι υψηλότερη από +30 V ή χαμηλότερη από -30 V.

Eas Single Pulse Avalanche Energy - η μέγιστη ενέργεια ενός μόνο παλμού στην αποχέτευση είναι 960 mJ. Μια εξήγηση δίνεται στο Σχήμα 12 (Εικ. 12).

Iar Avalanche Current - το μέγιστο ρεύμα διακοπής είναι 20 A.

Ear Repetitive Avalanche Energy - η μέγιστη ενέργεια επαναλαμβανόμενων παλμών στην αποχέτευση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 28 mJ (για κάθε παλμό).

dv/dt Peak Diode Recovery dv/dt - μέγιστη ταχύτηταΗ αύξηση της τάσης στην αποχέτευση είναι 3,5 V/ns.

Tj, Tstg Λειτουργική διασταύρωση και Εύρος θερμοκρασίας αποθήκευσης – ασφαλές εύρος θερμοκρασίας από -55°C έως +150°C.

Θερμοκρασία συγκόλλησης, για 10 δευτερόλεπτα - η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία για τη συγκόλληση είναι 300°C και σε απόσταση τουλάχιστον 1,6 mm από το σώμα.

Ροπή στερέωσης, βίδα 6-32 ή M3 - η μέγιστη ροπή κατά τη στερέωση του περιβλήματος δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1,1 Nm.

Rjc Junction-to-Case (chip-to-case) 0,45 °C/W.

Rcs Θήκη σε νεροχύτη, Επίπεδη, Γρασμένη επιφάνεια (θήκη καλοριφέρ) 0,24 °C/W.

Το Rja Junction-to-Ambient (crystal-to-ambient) εξαρτάται από το ψυγείο και τις εξωτερικές συνθήκες.

Ο παρακάτω πίνακας περιέχει όλα τα απαραίτητα Ηλεκτρικά Χαρακτηριστικάτρανζίστορ φαινομένου πεδίου σε θερμοκρασία κρυστάλλου 25°C (βλ. Εικ. 3).

V(br)dss Τάση διακοπής αποστράγγισης σε πηγή - η τάση αποστράγγισης προς πηγή στην οποία συμβαίνει η βλάβη είναι 500 V.

ΔV(br)dss/ΔTj Τάση διάσπασης Θερμ. Συντελεστής - συντελεστής θερμοκρασίας, τάση διάσπασης, σε αυτήν την περίπτωση 0,59 V/°C.

Rds(on) Static Drain-to-Source On-Resistance - η αντίσταση αποστράγγισης σε πηγή ενός ανοιχτού καναλιού σε θερμοκρασία 25°C, σε αυτήν την περίπτωση, είναι 0,27 Ohms. Εξαρτάται από τη θερμοκρασία, αλλά περισσότερο από αυτό αργότερα.

Vgs(th) Gate Threshold Voltage - οριακή τάση για την ενεργοποίηση του τρανζίστορ. Εάν η τάση πύλης-πηγής είναι μικρότερη (στην περίπτωση αυτή 2 - 4 V), τότε το τρανζίστορ θα παραμείνει κλειστό.

gfs Forward Transconductance - Η κλίση του χαρακτηριστικού μεταφοράς είναι ίση με τον λόγο της αλλαγής στο ρεύμα αποστράγγισης προς τη μεταβολή της τάσης πύλης. Σε αυτήν την περίπτωση, μετράται σε τάση πηγής αποστράγγισης 50 V και ρεύμα αποστράγγισης 20 A. Μετράται σε Amperes/Volts ή Siemens.

Idss Drain-to-Source Leakage Current - ρεύμα διαρροής αποστράγγισης, εξαρτάται από την τάση και τη θερμοκρασία από την αποστράγγιση προς την πηγή. Μετράται σε μικροαμπέρ.

Μπροστινή διαρροή από πύλη σε πηγή Igss και αντίστροφη διαρροή από πύλη σε πηγή - ρεύμα διαρροής πύλης. Μετρημένο σε νανοαμπέρ.

Qg Total Gate Charge - η φόρτιση που πρέπει να δοθεί στην πύλη για να ανοίξει το τρανζίστορ.

Φόρτιση πύλης σε πηγή Qgs - χρέωση της χωρητικότητας πύλης σε πηγή.

Φόρτιση Qgd Gate-to-Drain ("Miller") - η αντίστοιχη φόρτιση gate-to-drain (Χωρητικότητες Miller)

Σε αυτήν την περίπτωση, αυτές οι παράμετροι μετρώνται σε τάση πηγής αποστράγγισης 400 V και ρεύμα αποστράγγισης 20 A. Το Σχήμα 6 παρέχει μια εξήγηση της σχέσης μεταξύ της τάσης πηγής πύλης και πλήρης φόρτισηπύλη Qg Συνολικό φορτίο πύλης και τα σχήματα 13 α και β δείχνουν ένα διάγραμμα και γράφημα αυτών των μετρήσεων.

td(on) Χρόνος καθυστέρησης ενεργοποίησης - χρόνος ανοίγματος τρανζίστορ.

tr Χρόνος ανόδου - χρόνος ανόδου του παλμού ανοίγματος (προπορευόμενο άκρο).

td(off) Χρόνος καθυστέρησης απενεργοποίησης - χρόνος κλεισίματος τρανζίστορ.

tf Χρόνος πτώσης - χρόνος αποσύνθεσης παλμού (κλείσιμο τρανζίστορ, πίσω άκρο).

Σε αυτή την περίπτωση, οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε τάση τροφοδοσίας 250 V, με ρεύμα αποστράγγισης 20 A, με αντίσταση πύλης 4,3 Ohms και αντίσταση αποστράγγισης 20 Ohms. Το διάγραμμα και τα γραφήματα φαίνονται στα Σχήματα 10 α και β.

Ld Internal Drain Inductance - επαγωγή αποστράγγισης.

Ls Inductance εσωτερικής πηγής - επαγωγή πηγής.

Αυτές οι παράμετροι εξαρτώνται από το σχεδιασμό του περιβλήματος του τρανζίστορ. Είναι σημαντικά κατά το σχεδιασμό ενός προγράμματος οδήγησης, καθώς σχετίζονται άμεσα με τις παραμέτρους χρονισμού του διακόπτη, αυτό ισχύει ιδιαίτερα κατά την ανάπτυξη κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας.

Crss Reverse Transfer Capacitance - ικανότητα πύλης-αποχέτευσης (χωρητικότητα Miller).

Αυτές οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε συχνότητα 1 MHz, με τάση πηγής αποστράγγισης 25 V. Το σχήμα 5 δείχνει την εξάρτηση αυτών των παραμέτρων από την τάση της πηγής αποστράγγισης.

Ο παρακάτω πίνακας (βλ. Εικ. 4) περιγράφει τα χαρακτηριστικά της ενσωματωμένης εσωτερικής διόδου του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, που βρίσκεται συμβατικά μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης.

Is Continuous Source Current (Body Diode) - μέγιστο συνεχές ρεύμα διόδου.

Ρεύμα παλμικής πηγής Ism (Δίοδος σώματος) - μέγιστο επιτρεπόμενο παλμικό ρεύμαμέσω διόδου.

Η μπροστινή τάση διόδου Vsd είναι η πτώση τάσης προς τα εμπρός στη δίοδο στους 25°C και ρεύμα αποστράγγισης 20 A όταν η πύλη είναι 0 V.

trr Reverse Recovery Time - χρόνος ανάκτησης αντίστροφης διόδου.

Qrr Reverse Recovery Charge - χρέωση ανάκτησης διόδου.

ton Forward Turn-On Time - ο χρόνος ενεργοποίησης της διόδου καθορίζεται κυρίως από τις επαγωγές αποστράγγισης και πηγής.

Τα όρια ρεύματος αποστράγγισης δίνονται ως συνάρτηση της τάσης αποστράγγισης προς πηγή και της τάσης πύλης προς πηγή για διάρκεια παλμού 20 µs. Η πρώτη εικόνα είναι για θερμοκρασία 25°C, η δεύτερη για 150°C. Η επίδραση της θερμοκρασίας στην ικανότητα ελέγχου του ανοίγματος του καναλιού είναι προφανής.

Το σχήμα 6 δείχνει γραφικά το χαρακτηριστικό μεταφοράς αυτού του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Προφανώς, όσο πιο κοντά είναι η τάση πύλης-πηγής στα 10 V, τόσο καλύτερα ανοίγει το τρανζίστορ. Η επίδραση της θερμοκρασίας είναι επίσης ορατή εδώ αρκετά καθαρά.

Το Σχήμα 7 δείχνει την εξάρτηση της αντίστασης ανοιχτού καναλιού σε ρεύμα αποστράγγισης 20 Α από τη θερμοκρασία. Προφανώς, όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται και η αντίσταση του καναλιού.

Το σχήμα 9 δείχνει την εξάρτηση της μπροστινής πτώσης τάσης στην εσωτερική δίοδο από το ρεύμα και τη θερμοκρασία αποστράγγισης. Το σχήμα 8 δείχνει την περιοχή ασφαλής εργασίατρανζίστορ ανάλογα με τη διάρκεια του χρόνου ανοιχτής κατάστασης, το μέγεθος του ρεύματος αποστράγγισης και την τάση της πηγής αποστράγγισης.

Το σχήμα 11 δείχνει το μέγιστο ρεύμα αποστράγγισης ως συνάρτηση της θερμοκρασίας της θήκης.

Τα σχήματα a και b παρουσιάζουν ένα διάγραμμα μέτρησης και ένα γράφημα που δείχνει το διάγραμμα χρονισμού του ανοίγματος του τρανζίστορ κατά τη διαδικασία αύξησης της τάσης πύλης και κατά τη διαδικασία εκφόρτισης της χωρητικότητας πύλης στο μηδέν.

Το σχήμα 14 δείχνει την εξάρτηση της μέγιστης επιτρεπόμενης ενέργειας παλμού από την τιμή του ρεύματος και της θερμοκρασίας που έχει διακοπεί.

Τα σχήματα α και β δείχνουν ένα γράφημα και ένα διάγραμμα μετρήσεων φορτίου πύλης.

Το σχήμα 16 δείχνει ένα διάγραμμα μέτρησης παραμέτρων και ένα γράφημα τυπικών μεταβατικών φαινομένων στην εσωτερική δίοδο του τρανζίστορ.

Το τελευταίο σχήμα δείχνει το σώμα του τρανζίστορ IRFP460LC, τις διαστάσεις του, την απόσταση μεταξύ των ακροδεκτών, την αρίθμησή τους: 1-gate, 2-drain, 3-source.

Έτσι, μετά την ανάγνωση του φύλλου δεδομένων, κάθε προγραμματιστής θα μπορεί να επιλέξει ένα κατάλληλο τρανζίστορ ισχύος ή όχι, εφέ πεδίου ή IGBT για τον μετατροπέα ισχύος που σχεδιάζεται ή επισκευάζεται, είτε αυτός είτε οποιοσδήποτε άλλος μετατροπέας παλμών ισχύος.

Γνωρίζοντας τις παραμέτρους του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, μπορείτε να αναπτύξετε σωστά ένα πρόγραμμα οδήγησης, να διαμορφώσετε τον ελεγκτή, να πραγματοποιήσετε θερμικούς υπολογισμούς και να επιλέξετε ένα κατάλληλο ψυγείο χωρίς να χρειάζεται να εγκαταστήσετε περιττά.

Ένα τρανζίστορ πεδίου είναι μια συσκευή ημιαγωγών στην οποία το ρεύμα δημιουργείται μόνο από τους κύριους φορείς φόρτισης υπό τη δράση ενός διαμήκους ηλεκτρικού πεδίου και αυτό το ρεύμα ελέγχεται από ένα εγκάρσιο ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο δημιουργείται από την τάση που εφαρμόζεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου.

Μερικοί ορισμοί:

Το τερματικό του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου από το οποίο ρέουν οι κύριοι φορείς φορτίου ονομάζεται πηγή.

Ο ακροδέκτης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, στον οποίο ρέουν οι κύριοι φορείς φόρτισης, ονομάζεται αποστράγγιση.

Ο ακροδέκτης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, στον οποίο εφαρμόζεται μια τάση ελέγχου, δημιουργώντας ένα εγκάρσιο ηλεκτρικό πεδίο ονομάζεται πύλη.

Το τμήμα του ημιαγωγού κατά μήκος του οποίου κινούνται οι κύριοι φορείς φορτίου, μεταξύ της διασταύρωσης p-n, ονομάζεται κανάλι τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Επομένως, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου χωρίζονται σε τρανζίστορ καναλιού τύπου p ή τύπου n.

Ας εξετάσουμε την αρχή λειτουργίας χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός τρανζίστορ με κανάλι τύπου n.

1) Uzi = 0; Ic1 = μέγ.

2) |Uzi| > 0; Ic2< Ic1

3) |Uzi| >> 0; Ic3 = 0

Η τάση εφαρμόζεται πάντα στην πύλη έτσι ώστε οι διασταυρώσεις να κλείνουν. Η τάση μεταξύ της αποστράγγισης και της πηγής δημιουργεί ένα διαμήκη ηλεκτρικό πεδίο, λόγω του οποίου οι κύριοι φορείς φόρτισης κινούνται μέσω του καναλιού, δημιουργώντας ένα ρεύμα αποστράγγισης.

1) Ελλείψει τάσης στην πύλη, οι κόμβοι pn κλείνουν από το δικό τους εσωτερικό πεδίο, το πλάτος τους είναι ελάχιστο και το πλάτος του καναλιού είναι μέγιστο και το ρεύμα αποστράγγισης θα είναι μέγιστο.

2) Όταν αυξάνεται η τάση μπλοκαρίσματος στην πύλη πλάτος p-nοι μεταβάσεις αυξάνονται και το πλάτος του καναλιού και το ρεύμα αποστράγγισης μειώνονται.

3) Σε επαρκώς υψηλές τάσεις πύλης, το πλάτος p-n διασταυρώσειςμπορεί να αυξηθεί τόσο πολύ ώστε να συγχωνευθούν, το ρεύμα αποστράγγισης γίνεται ίσο με μηδέν.

Η τάση πύλης στην οποία το ρεύμα αποστράγγισης είναι μηδέν ονομάζεται τάση αποκοπής.

Συμπέρασμα: ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι μια ελεγχόμενη συσκευή ημιαγωγών, καθώς αλλάζοντας την τάση στην πύλη, μπορείτε να μειώσετε το ρεύμα αποστράγγισης και επομένως είναι συνηθισμένο να λέμε ότι τα τρανζίστορ πεδίου με p-n διαχειριστέςΟι μεταβάσεις λειτουργούν μόνο σε λειτουργία εξάντλησης καναλιού.

Πώς εξηγείται η υψηλή αντίσταση εισόδου ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου;

Επειδή Δεδομένου ότι το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ελέγχεται από ηλεκτρικό πεδίο, πρακτικά δεν υπάρχει ρεύμα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου, με εξαίρεση το ρεύμα διαρροής. Επομένως, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου έχουν υψηλή αντίσταση εισόδου, περίπου 10 14 Ohm.

Τι καθορίζει το ρεύμα αποστράγγισης ενός τρανζίστορ πεδίου;

Εξαρτάται από τις παρεχόμενες τάσεις U si και U z.

Κυκλώματα για τη σύνδεση τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου μπορεί να συνδεθεί σε ένα από τα τρία κύρια κυκλώματα: με μια κοινή πηγή (CS), μια κοινή αποστράγγιση (OC) και μια κοινή πύλη (G).

Στην πράξη, χρησιμοποιείται συχνότερα ένα κύκλωμα με ΟΕ, παρόμοιο με ένα κύκλωμα με διπολικό τρανζίστορ με ΟΕ. Ένας καταρράκτης κοινής πηγής δίνει πολύ μεγάλο ρεύμα και ενίσχυση ισχύος. Το σχήμα με το OZ είναι παρόμοιο με το σχήμα με το OB. Δεν παρέχει ενίσχυση ρεύματος και επομένως η ενίσχυση ισχύος σε αυτό είναι πολλές φορές μικρότερη από ό,τι στο κύκλωμα OI. Ο καταρράκτης OZ έχει χαμηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου και επομένως έχει περιορισμένη πρακτική χρήση στην τεχνολογία ενίσχυσης.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και ενός διπολικού τρανζίστορ;

Σε ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου, ο έλεγχος του ρεύματος πραγματοποιείται από το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από την εφαρμοζόμενη τάση και όχι από το ρεύμα βάσης. Επομένως, δεν υπάρχει πρακτικά ρεύμα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου, με εξαίρεση τα ρεύματα διαρροής.

Στατική λειτουργία μεταγωγής του τρανζίστορ. Στατικά χαρακτηριστικά τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Τα κύρια χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:

Το χαρακτηριστικό πύλης αποστράγγισης (Εικ. α) είναι η εξάρτηση του ρεύματος αποστράγγισης (Ic) από την τάση πύλης (Uс) για τρανζίστορ με κανάλι τύπου n.

Το χαρακτηριστικό αποστράγγισης (Εικ. β) είναι η εξάρτηση του Ic από το Uс at σταθερή τάσηστην πύλη Ic = f (Usi) στο Uzi = Κωνστ.

Βασικές παράμετροι:

Τάση διακοπής.

Χαρακτηριστικό κλίσης της πύλης. Δείχνει πόσα milliamps θα αλλάξει το ρεύμα αποστράγγισης όταν η τάση της πύλης αλλάξει κατά 1 V.

Εσωτερική αντίσταση (ή έξοδος) ενός τρανζίστορ εφέ πεδίου

Αντίσταση εισόδου

Εξηγήστε την επίδραση του ρεύματος αποστράγγισης τάσης U zi Και U σι .

Η επίδραση των τάσεων εισόδου στο τρανζίστορ στο ελεγχόμενο φαίνεται στο σχήμα:

Τρεις κύριοι τρόποι λειτουργίας του τρανζίστορ.

Σε διαφορετικούς τύπους τρανζίστορ πεδίου και σε διαφορετικές εξωτερικές τάσεις, η πύλη μπορεί να έχει δύο τύπους επιδράσεων στο κανάλι: στην πρώτη περίπτωση (για παράδειγμα, σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με διασταύρωση ελέγχου p-n σε τάσεις στα ηλεκτρόδια που αντιστοιχούν στο Σχ. 2-1.5) εμποδίζει τη ροή του ρεύματος μέσω του καναλιού, μειώνοντας τον αριθμό των φορέων φορτίου που διέρχονται από αυτό (αυτή η λειτουργία ονομάζεται λειτουργία εξάντλησης καναλιού), στη δεύτερη περίπτωση (για παράδειγμα, σε τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι, συνδεδεμένο σύμφωνα με το Σχ. 2-1.7), η πύλη, αντίθετα, διεγείρει τη ροή του ρεύματος μέσω του καναλιού, αυξάνοντας τον αριθμό φόρτισης φορείς στη ροή ( λειτουργία εμπλουτισμού καναλιού). Συχνά απλώς μιλούν για λιτή λειτουργία Και λειτουργία εμπλουτισμού . Σημειώστε ότι τα τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι μπορούν να βρίσκονται σε ενεργή λειτουργία μόνο στην περίπτωση λειτουργίας εμπλουτισμού καναλιού και για τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι αυτό μπορεί να είναι και λειτουργία εμπλουτισμού και λειτουργία εξάντλησης. Στα τρανζίστορ εφέ πεδίου διακλάδωσης pn, η προσπάθεια εφαρμογής πόλωσης προς τα εμπρός στη διασταύρωση προκαλεί το άνοιγμα και την πρόκληση σημαντικού ρεύματος να ρέει στο κύκλωμα πύλης. Οι πραγματικές διεργασίες στο τρανζίστορ σε αυτήν την περίπτωση εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη σχεδίασή του, δεν τεκμηριώνονται σχεδόν ποτέ και είναι δύσκολο να προβλεφθούν. Επομένως, το να μιλάμε για μια λειτουργία εμπλουτισμού για τρανζίστορ πεδίου με διασταύρωση ελέγχου δεν γίνεται αποδεκτό και είναι απλώς άσκοπο.

Λειτουργία κορεσμού - χαρακτηρίζει την κατάσταση όχι ολόκληρου του τρανζίστορ στο σύνολό του, όπως συνέβαινε για τις διπολικές συσκευές, αλλά μόνο του καναλιού μεταφοράς ρεύματος μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης. Αυτή η λειτουργίααντιστοιχεί στον κορεσμό του καναλιού με τους κύριους φορείς φόρτισης. Ένα τέτοιο φαινόμενο όπως κορεσμόςείναι μια από τις σημαντικότερες φυσικές ιδιότητες των ημιαγωγών. Αποδεικνύεται ότι όταν μια εξωτερική τάση εφαρμόζεται σε ένα κανάλι ημιαγωγών, το ρεύμα σε αυτό εξαρτάται γραμμικά από αυτήν την τάση μόνο μέχρι ένα ορισμένο όριο ( τάση κορεσμού), και όταν φτάσει σε αυτό το όριο σταθεροποιείται και παραμένει πρακτικά αμετάβλητο μέχρι τη διάσπαση της δομής. Όταν εφαρμόζεται σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, αυτό σημαίνει ότι όταν η τάση της πηγής αποστράγγισης υπερβαίνει ένα ορισμένο επίπεδο κατωφλίου, παύει να επηρεάζει το ρεύμα στο κύκλωμα. Εάν για τα διπολικά τρανζίστορ η λειτουργία κορεσμού σήμαινε πλήρη απώλεια των ιδιοτήτων ενίσχυσης, τότε για τα τρανζίστορ πεδίου αυτό δεν ισχύει. Εδώ, αντίθετα, ο κορεσμός του καναλιού οδηγεί σε αύξηση του κέρδους και μείωση της μη γραμμικής παραμόρφωσης. Έως ότου η τάση της πηγής αποστράγγισης φτάσει σε κορεσμό, το ρεύμα μέσω του καναλιού αυξάνεται γραμμικά με την αύξηση της τάσης (δηλαδή, συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο όπως σε μια συμβατική αντίσταση). Ο συγγραφέας δεν γνωρίζει κανένα καθιερωμένο όνομα για αυτήν την κατάσταση ενός τρανζίστορ πεδίου (όταν το ρεύμα ρέει μέσα από το κανάλι, αλλά το κανάλι είναι ακόρεστο), θα το ονομάσουμε λειτουργία αποκορεσμένου καναλιού(βρίσκει εφαρμογή σε αναλογικούς διακόπτες σε τρανζίστορ πεδίου). Η λειτουργία κορεσμού καναλιών είναι συνήθως κανονική όταν ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι συνδεδεμένο σε κυκλώματα ενισχυτή, επομένως στο μέλλον, όταν εξετάζουμε τη λειτουργία των τρανζίστορ σε κυκλώματα, δεν θα δώσουμε μεγάλη έμφαση σε αυτό, υπονοώντας ότι υπάρχει τάση μεταξύ της αποστράγγισης και πηγή του τρανζίστορ επαρκής για κορεσμό του καναλιού.

Τι χαρακτηρίζει τον τρόπο λειτουργίας κλειδιού ενός τρανζίστορ;

Ο βασικός τρόπος λειτουργίας ενός τρανζίστορ είναι αυτός στον οποίο μπορεί να είναι είτε τελείως ανοιχτός είτε εντελώς κλειστός και ιδανικά δεν υπάρχει ενδιάμεση κατάσταση στην οποία το εξάρτημα είναι μερικώς ανοιχτό. Η ισχύς που απελευθερώνεται στο τρανζίστορ σε στατική λειτουργία είναι ίση με το γινόμενο του ρεύματος που ρέει μέσω των ακροδεκτών της πηγής αποστράγγισης και της τάσης που εφαρμόζεται μεταξύ αυτών των ακροδεκτών.

Στην ιδανική περίπτωση, όταν το τρανζίστορ είναι ανοιχτό, δηλ. στη λειτουργία κορεσμού, η αντίστασή του μεταξύ των ακροδεκτών της πηγής αποστράγγισης τείνει στο μηδέν. Η απώλεια ισχύος στην ανοιχτή κατάσταση είναι το γινόμενο μιας τάσης ίσης με μηδέν και μιας ορισμένης ποσότητας ρεύματος. Έτσι, η απαγωγή ισχύος είναι μηδέν.

Στην ιδανική περίπτωση, όταν το τρανζίστορ είναι κλειστό, δηλ. στη λειτουργία αποκοπής, η αντίστασή του μεταξύ των ακροδεκτών της πηγής αποστράγγισης τείνει στο άπειρο. Η απώλεια ισχύος στην κλειστή κατάσταση είναι το γινόμενο μιας ορισμένης τιμής τάσης και μιας τιμής ρεύματος ίσης με μηδέν. Επομένως, η απώλεια ισχύος είναι μηδέν.

Αποδεικνύεται ότι στη λειτουργία μεταγωγής, ιδανικά, η απώλεια ισχύος του τρανζίστορ είναι μηδέν.

Τι ονομάζεται στάδιο ενισχυτή;

Μια σύνδεση πολλών ενισχυτών που έχουν σχεδιαστεί για να αυξάνουν τις παραμέτρους ενός ηλεκτρικού σήματος. Χωρίζονται σε στάδια προενίσχυσης και στάδια εξόδου. Τα πρώτα έχουν σχεδιαστεί για να αυξάνουν το επίπεδο τάσης σήματος και τα στάδια εξόδου έχουν σχεδιαστεί για να λαμβάνουν το απαιτούμενο ρεύμα ή ισχύ σήματος.

Ενδιαφέρον για τις στατικές παραμέτρους ενός τρανζίστορ πεδίου με p-n-η μετάβαση στην πύλη, όπως το αρχικό ρεύμα αποστράγγισης και η τάση αποκοπής, εκδηλώνεται συχνότερα από μηχανικούς και ραδιοερασιτέχνες ή ως χαρακτηριστικά που δίνονται σε βιβλία αναφοράς για σύγκριση τρανζίστορ διάφοροι τύποι, ή σε σχέση με την επιλογή τρανζίστορ με παρόμοιες παραμέτρους για το διαφορικό στάδιο. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει τη χρήση στατικών παραμέτρων κατά τον υπολογισμό κυκλωμάτων που βασίζονται σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Ορισμοί

Επί Εικ.1.μια συμβατική γραφική ονομασία ενός τρανζίστορ πεδίου με n-κανάλι και διευθυντής p-n-μετάβαση στην πύλη:

Εικ.1

Ο προσδιορισμός των συμπερασμάτων του έχει ως εξής:

σολ(Πύλη) - κλείστρο?
μικρό(Πηγή) - πηγή?
ρε(Στραγγίζω) - στραγγίζω.

Οι κύριες στατικές παράμετροι ενός τρανζίστορ πεδίου με p-n-Η διασταύρωση στην πύλη είναι το αρχικό ρεύμα αποστράγγισης και η τάση διακοπής. Το αρχικό ρεύμα αποστράγγισης ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ορίζεται ως το ρεύμα που διαρρέει το κανάλι του με δεδομένη σταθερή τάση πηγής αποστράγγισης και μηδενική τάση πηγής πύλης. Στην αγγλική τεχνική τεκμηρίωση αυτή η παράμετρος ορίζεται ως I DSS.

Η τάση αποκοπής είναι μια τιμή κατωφλίου της τάσης της πύλης-πηγής, όταν φτάσει το ρεύμα μέσω του καναλιού του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου δεν αλλάζει πλέον και είναι πρακτικά ίσο με μηδέν. Μετράται επίσης σε μια σταθερή τιμή της τάσης της πηγής αποστράγγισης και ορίζεται στην αγγλική τεκμηρίωση ως V GS (απενεργοποίηση)ή λιγότερο συχνά σαν V σελ.

Ως ενισχυτικό στοιχείο, το τρανζίστορ πεδίου λειτουργεί σε αρκετά υψηλή τάση πηγής αποστράγγισης VDS— στο γράφημα της οικογένειας χαρακτηριστικών εξόδου τρανζίστορ, αυτή η τιμή τάσης βρίσκεται στην περιοχή κορεσμού. Αυτό σημαίνει ότι η ποσότητα ρεύματος μέσω του καναλιού τρανζίστορ εφέ πεδίου είναι το ρεύμα αποστράγγισης Εγώ Δ, - εξαρτάται κυρίως μόνο από το μέγεθος της τάσης πύλης-πηγής VGS. Αυτή η εξάρτηση του ρεύματος αποστράγγισης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου Εγώ Δαπό την τάση πύλης εισόδου-πηγής VGSπεριγράφει το λεγόμενο χαρακτηριστικό μεταφοράς του τρανζίστορ. Για τρανζίστορ με έλεγχο p-n-μετάβαση συνήθως προσεγγίζεται από την ακόλουθη έκφραση:

Έτσι, το ρεύμα αποστράγγισης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με μια αλλαγή στην τάση στην πύλη του αλλάζει σύμφωνα με έναν τετραγωνικό νόμο. Γραφικά αυτή η εξάρτηση απεικονίζεται στο Εικ.2διάγραμμα:

Εικ.2. Ένα παράδειγμα προσέγγισης της εξάρτησης του ρεύματος αποστράγγισης I D από την τάση πύλης-πηγής V GS με μια τετραγωνική συνάρτηση με αρχικό ρεύμα αποστράγγισης I DSS = 9,5 mA και τάση διακοπής V GS(off) = -2,8 V.

Σε μια τέτοια αλλαγή στο ρεύμα αποστράγγισης Εγώ Δμε αλλαγή τάσης πύλης-πηγής VGSκαι εμφανίζονται οι ενισχυτικές ιδιότητες του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Ποσοτικά, αυτές οι ιδιότητες χαρακτηρίζονται από μια τέτοια παράμετρο όπως η κλίση, που ορίζεται ως:

Είναι σαφές ότι η τιμή κλίσης εκφράζεται ως προς τις στατικές παραμέτρους του τρανζίστορ πεδίου I DSSΚαι V GS (απενεργοποίηση), μπορεί να ληφθεί διαφοροποιώντας την έκφραση για το χαρακτηριστικό μεταφοράς (1) Με dV GS:

Δηλαδή, για ένα τρανζίστορ με γνωστές τιμές του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης I DSSκαι τάση διακοπής V GS (απενεργοποίηση)σε μια δεδομένη τάση πύλης-πηγής VGSΗ κλίση του χαρακτηριστικού μεταφοράς μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

ή, δεδομένης της ισότητας:

λαμβάνουμε μια άλλη έκφραση για τη διαγωγιμότητα σε ένα δεδομένο ρεύμα αποστράγγισης Εγώ Δ:

Ρύθμιση του σημείου λειτουργίας

Επί Εικ.3δείχνει τα βασικά κυκλώματα για τη σύνδεση ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με ένα χειριστήριο p-n-μετάβαση στην πύλη:

α) στάδιο ενίσχυσης με κοινή πηγή.
β) ακόλουθος πηγής.
γ) δίκτυο δύο τερματικών - σταθεροποιητής ρεύματος.

Εικ.3 Βασικά κυκλώματα για τη σύνδεση ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με διασταύρωση ελέγχου p-n στην πύλη.

Σε όλα αυτά τα κυκλώματα, για να ρυθμίσετε την απαιτούμενη τιμή ρεύματος αποστράγγισης Εγώ Δχρησιμεύει ως αντίσταση που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα πηγής R S. Το δυναμικό πύλης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι ίσο με το δυναμικό του κάτω ακροδέκτη αυτής της αντίστασης, επομένως το ρεύμα αποστράγγισης Εγώ Δ, τάση πύλης-πηγής VGSκαι αντίσταση R Sσυνδέονται στοιχειωδώς με τον νόμο του Ohm:

Υπολογισμός αντίστασης R Sγια να ρυθμίσετε το απαιτούμενο ρεύμα αποστράγγισης Εγώ Δγια ένα τρανζίστορ πεδίου με γνωστές τιμές του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης I DSSκαι τάση διακοπής V GS (απενεργοποίηση)μπορεί επίσης να προκύψει με βάση την έκφραση για το χαρακτηριστικό μεταφοράς (1) :

από όπου παίρνουμε την ισότητα:

Ας χωρίσουμε και τις δύο πλευρές της ισότητας (6) επί R Sκαι, λαμβάνοντας υπόψη την έκφραση (5) , παίρνουμε:

Αντίστοιχα, η έκφραση για την τιμή αντίστασης R Sθα λάβει την εξής μορφή:

Θεωρία και πράξη

Με βάση τους παραπάνω μαθηματικούς υπολογισμούς, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι, μετρώντας τις τιμές του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης I DSSκαι τάση διακοπής V GS (απενεργοποίηση)— οι κύριες στατικές παράμετροι ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με χειριστήριο p-n- μετάβαση στην πύλη - μπορείτε να προσδιορίσετε την κλίση του χαρακτηριστικού μεταφοράς του τρανζίστορ σε ένα δεδομένο σημείο λειτουργίας ή να ρυθμίσετε το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ έτσι ώστε να λάβετε την απαιτούμενη τιμή κλίσης, να υπολογίσετε τις παραμέτρους άλλων στοιχείων κυκλώματος κ.λπ. Αλλά τα πρακτικά αποτελέσματα τις περισσότερες φορές αποδεικνύονται πολύ μακριά από τα υπολογισμένα.

Αυτή η ασυμφωνία μεταξύ θεωρίας και πρακτικής σημειώνεται επίσης σε μια σειρά από έγκυρες δημοσιεύσεις σχετικά με το θέμα της λειτουργίας ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Έτσι, για παράδειγμα, η ίδια παράγραφος περιέχει επίσης τη δήλωση ότι το χαρακτηριστικό μεταφοράς ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου «καθορίζεται με ακρίβεια από μια τετραγωνική εξάρτηση»σύμφωνα με τον τύπο (1) και η προειδοποίηση ότι στην πράξη, χρησιμοποιώντας τη συσκευή, καθορίζουν την τιμή της αντίστοιχης τάσης διακοπής V GS (απενεργοποίηση)πολύ δύσκολο, και ως εκ τούτου η τάση πύλης-πηγής συνήθως μετριέται σε I D = 0,1·I DSSκαι στη συνέχεια αντικαθιστώντας αυτές τις τιμές στον τύπο (1) , υπολογίστε την αντίστοιχη τιμή τάσης αποκοπής χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Σημειώνεται επίσης ότι η μετρούμενη τιμή της τάσης αποκοπής V GS (απενεργοποίηση), στο οποίο το μέγεθος του ρεύματος αποστράγγισης Εγώ Δγίνεται μηδέν ή ίσο με πολλά μικροαμπέρ, «Δεν θα ικανοποιεί πάντα την ισότητα (1) , επομένως είναι πιο βολικό να υπολογίσετε την τιμή ως συνάρτηση του V GS και να προβάλλετε την προκύπτουσα ευθεία γραμμή στην τρέχουσα τιμή I D =0″.

Αφού μιλάμε για τα περισσότερα ακριβής ορισμόςχαρακτηριστικό μεταφοράς ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με ένα χειριστήριο p-n-μετάβαση στην πύλη, μετά την τιμή της τάσης αποκοπής V GS (απενεργοποίηση)συγκεκριμένο τρανζίστορ είναι σημαντικό μόνο ως παράμετρος στην έκφραση (1) , στο οποίο αυτή η έκφραση ταιριάζει περισσότερο με το πραγματικό χαρακτηριστικό μεταφοράς αυτού του τρανζίστορ. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για την τιμή του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης I DSS. Έτσι, μπορεί να αποδειχθεί ότι η άμεση μέτρηση των στατικών παραμέτρων ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου δεν έχει πολύ πρακτική σημασία, καθώς αυτές οι παράμετροι δεν περιγράφουν το χαρακτηριστικό μεταφοράς του τρανζίστορ με επαρκή ακρίβεια.

Στην πράξη, όταν σχεδιάζονται κυκλώματα σταδίων ενισχυτή με βάση τρανζίστορ πεδίου με έλεγχο p-n- με την ενεργοποίηση της πύλης, ο τρόπος λειτουργίας τους δεν επιλέγεται ποτέ έτσι ώστε η τάση πύλης-πηγής VGSήταν κοντά στην τάση διακοπής V GS (απενεργοποίηση)ή στο μηδέν. Επομένως, δεν χρειάζεται να περιγραφεί το χαρακτηριστικό μεταφοράς (1) σε όλο το μήκος του από I D =0πριν I D =I DSS, αρκεί να το κάνετε αυτό για μια συγκεκριμένη περιοχή εργασίας από I D1 =I D (V GS1)πριν I D2 =I D (V GS2). Για να γίνει αυτό, ας λύσουμε το ακόλουθο πρόβλημα.

Αφήστε τις τιμές του ρεύματος αποστράγγισης να ληφθούν με μέτρηση I Δ1Και I Δ2αντίστοιχα, για δύο τιμές τάσης πύλης-πηγής που απέχουν μεταξύ τους VGS1Και VGS2:

Έχοντας λύσει το σύστημα των εξισώσεων (9) Όσον αφορά τις τιμές του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης και της τάσης αποκοπής, θα λάβουμε παραμέτρους τύπου που είναι πιο συνεπείς με το πραγματικό χαρακτηριστικό μεταφοράς (1) .

Αρχικά, ας προσδιορίσουμε την τιμή. Για να γίνει αυτό, διαιρούμε τη δεύτερη εξίσωση με την πρώτη έτσι ώστε να μειωθεί και να έχουμε μια εξίσωση με έναν άγνωστο, την οποία λύνουμε:

Έτσι, η επιθυμητή τιμή της τάσης αποκοπής για τον τύπο (1) καθορίζεται από την έκφραση:

Και η αντίστοιχη τιμή του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης υπολογίζεται αντικαθιστώντας αυτό που προκύπτει από τον τύπο (10) τιμή της τάσης αποκοπής στην ακόλουθη έκφραση που προκύπτει από τον τύπο (1) :

Πειραματικά δεδομένα

Υπολογίζεται με τύπους (10) Και (11) τιμές της τάσης αποκοπής και του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης μετά την αντικατάσταση στον τύπο (1) θα πρέπει να δώσει μια ακριβέστερη αντιστοιχία αυτού του τύπου με το χαρακτηριστικό μεταφοράς ενός πραγματικού τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Για να ελεγχθεί αυτό, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ελέγχου των παραμέτρων δώδεκα τρανζίστορ πεδίου τεσσάρων τύπων - τρία τρανζίστορ κάθε τύπου.

Η σειρά των μετρήσεων για κάθε τρανζίστορ ήταν η εξής. Αρχικά, μετρήθηκε το αρχικό ρεύμα αποστράγγισης I DSSκαι τάση διακοπής V GS (απενεργοποίηση)τρανζίστορ εφέ πεδίου. Στη συνέχεια μετρήθηκαν οι τάσεις πύλης-πηγής VGS1Και VGS2για δύο αντίστοιχες τιμές ρεύματος αποστράγγισης I Δ1Και I Δ2, κάπως μακριά από τη μηδενική τιμή στο V GS = V GS (απενεργοποίηση)και αρχικό ρεύμα αποστράγγισης I DSS. Υποκατάσταση VGS1, VGS2, I Δ1Και I Δ2σε τύπους (10) Και (11) έδωσε τις απαιτούμενες τιμές και . Για να μπορέσουμε στη συνέχεια να συγκρίνουμε ποιο ζεύγος παραμέτρων είναι το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου - I DSSΚαι V GS (απενεργοποίηση)ή και , - μετά την αντικατάσταση στον τύπο (1) δίνει μια ακριβέστερη αντιστοιχία αυτού του τύπου με το χαρακτηριστικό μεταφοράς ενός πραγματικού τρανζίστορ πεδίου, το ρεύμα αποστράγγισης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ορίστηκε περίπου ίσο με το μισό της μετρούμενης τιμής του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης I DSS, δηλαδή κάπου στη μέση του χαρακτηριστικού μεταφοράς του τρανζίστορ, ακολουθούμενο από τη μέτρηση της τάσης πύλης-πηγής που αντιστοιχεί σε αυτό το ρεύμα. Οι τιμές που λαμβάνονται με αυτόν τον τρόπο I D0Και VGS0είναι οι συντεταγμένες ενός αυθαίρετα επιλεγμένου σημείου λειτουργίας του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου στο χαρακτηριστικό μεταφοράς του. Τώρα το μόνο που μένει είναι να αντικαταστήσουμε την τιμή VGS0στον τύπο (1) πρώτα με μερικές παραμέτρους I DSSΚαι V GS (απενεργοποίηση), και μετά με και , και συγκρίνετε και τις δύο υπολογιζόμενες τιμές ρεύματος αποστράγγισης με τη μετρούμενη I D0.

Τα αποτελέσματα μέτρησης των παραμέτρων δώδεκα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

№	Τρανζίστορ	Μετρημένες τιμές στατικών παραμέτρων		Τιμές στατικών παραμέτρων σύμφωνα με τύπους (10) Και (11)		VGS0, ΣΕ	I D0, mA	Εκκένωση της τιμής ρεύματος Εγώ Δ, υπολογίζεται με τον τύπο (1) με παραμέτρους I DSSΚαι V GS (απενεργοποίηση)		Εκκένωση της τιμής ρεύματος ΤΑΥΤΟΤΗΤΑ, υπολογίζεται με τον τύπο (1) με παραμέτρους I'DSSΚαι V' GS (απενεργοποίηση)
		I DSS, mA	V GS(off) , ΣΕ	I'DSS, mA	V' GS (off) , ΣΕ			Εγώ Δ, mA	Λάθος, %	ΤΑΥΤΟΤΗΤΑ mA	Λάθος, %
1	KP303V	2,95	-1,23	2,98	-1,35	-0,40	1,52	1,33	-12,5	1,47	-3,6
2	KP303V	2,89	-1,20	2,95	-1,32	-0,40	1,48	1,28	-13,1	1,43	-3,2
3	KP303V	2,66	-1,16	2,70	-1,24	-0,36	1,41	1,26	-10,2	1,35	-3,8
4	2P303E	12,06	-4,26	12,73	-4,90	-1,49	6,49	5,09	-21,5	6,16	-5,2
5	2P303E	11,24	-3,94	11,69	-4,50	-1,37	6,06	4,79	-20,9	5,67	-6,5
6	2P303E	10,92	-3,77	11,26	-4,31	-1,29	5,91	4,73	-20,0	5,53	-6,3
7	2N3819	10,64	-3,47	10,76	-3,91	-1,08	5,90	5,05	-14,4	5,64	-4,4
8	2N3819	10,22	-3,51	10,29	-3,90	-1,06	5,73	4,98	-13,1	5,46	-4,8
9	2N3819	10,30	-3,38	10,46	-3,80	-1,07	5,67	4,81	-15,2	5,40	-4,8
10	2N4416A	8,79	-2,98	9,05	-3,27	-1,04	4,46	3,71	-16,9	4,20	-5,9
11	2N4416A	10,10	-3,22	10,31	-3,55	-1,18	4,98	4,04	-19,0	4,58	-8,0
12	2N4416A	10,92	-3,93	12,66	-4,32	-1,63	5,36	4,09	-23,6	4,92	-8,2

Οι τιμές σφάλματος που επισημαίνονται με χρώμα μιλούν από μόνες τους. Εάν συγκρίνουμε χαρακτηριστικά γραφήματα μεταφοράς παρόμοια με αυτά που φαίνονται στο Εικ.2, τότε η γραμμή που κατασκευάζεται από τις τιμές (;) θα περάσει πολύ πιο κοντά στο σημείο ( VGS0; I D0) από ό,τι κατασκευάστηκε από τις μετρούμενες τιμές της τάσης αποκοπής και του αρχικού ρεύματος αποστράγγισης ( V GS (απενεργοποίηση); I DSS).

Τα αποτελέσματα θα είναι ακόμη πιο ακριβή εάν τα σημεία ( VGS1; I Δ1) Και ( VGS2; I Δ2) πάρτε τα όρια ενός στενότερου τμήματος του χαρακτηριστικού μεταφοράς του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου στο οποίο θα λειτουργήσει σε πραγματικό κύκλωμα. Ιδιαίτερα θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή τη μέθοδοο προσδιορισμός των στατικών παραμέτρων των τρανζίστορ πεδίου είναι απαραίτητος για τρανζίστορ με μεγάλο αρχικό ρεύμα αποστράγγισης, για παράδειγμα για τέτοια J310.

©Zadorozhny Sergey Mikhailovich, 2012, Κίεβο

Βιβλιογραφία:

1. Bocharov L.N., " Τρανζίστορ εφέ πεδίου"; Μόσχα, εκδοτικός οίκος "Ράδιο και Επικοινωνίες", 1984;
2. Tietze U., Schenk K., “Semiconductor circuit technology”; μετάφραση από τα γερμανικά? Μόσχα, εκδοτικός οίκος "Mir", 1982.

Πόσο συχνά έχετε ακούσει το όνομα MOS, MOSFET, MOS, τρανζίστορ πεδίου, τρανζίστορ MOS, τρανζίστορ μονωμένης πύλης? Ναι, ναι... όλα αυτά είναι συνώνυμα και αναφέρονται στο ίδιο ραδιοφωνικό στοιχείο.

Το πλήρες όνομα ενός τέτοιου ραδιοφωνικού στοιχείου στα αγγλικά ακούγεται σαν Μ etal Οαξεσουάρ μικρόημιαγωγός φάπεδίο μιαποτέλεσμα Ττρανζίστορ (MOSFET), που σε κυριολεκτική μετάφραση ακούγεται σαν τρανζίστορ επιρροής πεδίου ημιαγωγού οξειδίου μετάλλου. Αν το μετατρέψετε στην πανίσχυρη ρωσική μας γλώσσα, αποδεικνύεται ότι Τρανζίστορ εφέ πεδίου με δομή Metal Oxide Semiconductorή απλά MOSFET;-). Γιατί λέγεται και MOSFET Τρανζίστορ MOSΚαι ? Με τι συνδέεται αυτό; Θα μάθετε για αυτά και άλλα πράγματα στο άρθρο μας. Μην μεταβείτε σε άλλη καρτέλα! ;-)

Τύποι MOSFET

Στην οικογένεια των τρανζίστορ MOS, υπάρχουν κυρίως 4 τύποι:

1) Ν-κανάλι με επαγόμενο κανάλι

2) Κανάλι P με επαγόμενο κανάλι

3) Ν-κανάλι με ενσωματωμένο κανάλι

4) Κανάλι P με ενσωματωμένο κανάλι

Όπως ίσως έχετε παρατηρήσει, η μόνη διαφορά είναι στον προσδιορισμό του ίδιου του καναλιού. Με ένα επαγόμενο κανάλι υποδεικνύεται με μια διακεκομμένη γραμμή και με ένα ενσωματωμένο κανάλι υποδεικνύεται με μια συμπαγή γραμμή.

ΣΕ σύγχρονος κόσμοςΤα MOSFET με ενσωματωμένο κανάλι χρησιμοποιούνται όλο και λιγότερο συχνά, επομένως στα άρθρα μας δεν θα τα θίξουμε, αλλά θα εξετάσουμε μόνο τρανζίστορ καναλιών N και P με επαγόμενο κανάλι.

Από πού προέρχεται το όνομα "MOP";

Ας ξεκινήσουμε τη σειρά άρθρων μας σχετικά με τα τρανζίστορ MOS με το πιο κοινό τρανζίστορ MOS καναλιών N με επαγόμενο κανάλι. Πηγαίνω!

Εάν πάρετε ένα λεπτό, λεπτό μαχαίρι και κόψετε το τρανζίστορ MOS κατά μήκος, θα δείτε αυτή την εικόνα:

Όταν το δει κανείς από την οπτική γωνία του φαγητού στο τραπέζι σας, το MOSFET μοιάζει περισσότερο με σάντουιτς. Ο ημιαγωγός τύπου P είναι ένα χοντρό κομμάτι ψωμί, το διηλεκτρικό είναι ένα λεπτό κομμάτι λουκάνικου και από πάνω βάζουμε ένα άλλο στρώμα μετάλλου - μια λεπτή φέτα τυρί. Και παίρνουμε αυτό το σάντουιτς:

Ποια θα είναι η δομή του τρανζίστορ από πάνω προς τα κάτω; Το τυρί είναι μέταλλο, το λουκάνικο είναι διηλεκτρικό, το ψωμί είναι ημιαγωγός. Επομένως, παίρνουμε Μέταλλο-Διηλεκτρικό-Ημιαγωγό. Και αν πάρετε τα πρώτα γράμματα από κάθε όνομα, θα λάβετε MDP - Μμέταλλο- ρεκαι ηλεκτρολόγος- Πημιαγωγός, σωστά; Αυτό σημαίνει ότι ένα τέτοιο τρανζίστορ μπορεί να ονομαστεί με τα πρώτα του γράμματα τρανζίστορ MOS ;-). Και δεδομένου ότι ένα πολύ λεπτό στρώμα οξειδίου του πυριτίου (SiO 2) χρησιμοποιείται ως διηλεκτρικό, μπορούμε να πούμε ότι είναι σχεδόν γυαλί, τότε αντί για το όνομα "διηλεκτρικό" πήραν το όνομα "οξείδιο, οξείδιο" και αποδείχθηκε Μμέταλλο- ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕπηκτή- ΠΗμιαγωγός, συντομογραφία MOS. Λοιπόν, τώρα όλα μπήκαν στη θέση τους ;-)

Δομή τρανζίστορ MOSFET

Ας ρίξουμε μια άλλη ματιά στη δομή του MOSFET μας:

Έχουμε ένα «τούβλο» από ημιαγωγικό υλικό P-αγωγιμότητας. Όπως θυμάστε, οι κύριοι φορείς σε έναν ημιαγωγό τύπου P είναι τρύπες, επομένως η συγκέντρωσή τους είναι αυτό το υλικόπολύ περισσότερο από τα ηλεκτρόνια. Αλλά τα ηλεκτρόνια υπάρχουν επίσης σε έναν ημιαγωγό P. Όπως θυμάστε, τα ηλεκτρόνια σε έναν ημιαγωγό P είναι δευτερεύοντα μέσακαι η συγκέντρωσή τους είναι πολύ μικρή σε σύγκριση με τις τρύπες. Το «τούβλο» ενός ημιαγωγού P ονομάζεται Υποστρώματα. Είναι η βάση του τρανζίστορ MOS, αφού πάνω του δημιουργούνται άλλα στρώματα. Από το υπόστρωμα βγαίνει μια καρφίτσα με το ίδιο όνομα.

Άλλα στρώματα είναι υλικό τύπου N+, διηλεκτρικό, μέταλλο. Γιατί N+ και όχι μόνο N; Το γεγονός είναι ότι αυτό το υλικό είναι πολύ ντοπαρισμένο, δηλαδή, η συγκέντρωση ηλεκτρονίων σε αυτόν τον ημιαγωγό είναι πολύ υψηλή. Από τους ημιαγωγούς τύπου N+, που βρίσκονται στις άκρες, υπάρχουν δύο ακροδέκτες: Source και Drain.

Μεταξύ της Πηγής και της Αποχέτευσης υπάρχει μια μεταλλική πλάκα μέσω ενός διηλεκτρικού, από την οποία υπάρχει έξοδος και ονομάζεται Πύλη. Δεν υπάρχει ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ της Πύλης και των άλλων τερματικών. Η πύλη είναι γενικά απομονωμένη από όλους τους ακροδέκτες του τρανζίστορ, επομένως ένα MOSFET ονομάζεται επίσης μονωμένο τρανζίστορ πύλης.

Υπόστρωμα MOSFET

Έτσι, κοιτάζοντας το παραπάνω σχήμα, βλέπουμε ότι το MOSFET στο κύκλωμα έχει 4 ακροδέκτες (Πηγή, Αποστράγγιση, Πύλη, Υπόστρωμα), αλλά στην πραγματικότητα υπάρχουν μόνο 3. Ποιο είναι το αστείο; Το θέμα είναι ότι το Υπόστρωμα συνήθως συνδέεται με την Πηγή. Μερικές φορές αυτό γίνεται ήδη στο ίδιο το τρανζίστορ στο στάδιο ανάπτυξης. Ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι η Πηγή είναι συνδεδεμένη με το Υπόστρωμα, σχηματίζουμε μια δίοδο μεταξύ της Αποστράγγισης και της Πηγής, η οποία μερικές φορές δεν υποδεικνύεται καν στα διαγράμματα, αλλά είναι πάντα παρούσα:

Επομένως, είναι απαραίτητο να παρατηρήσετε το pinout κατά τη σύνδεση του τρανζίστορ MOS στο κύκλωμα.

Αρχή λειτουργίας τρανζίστορ MOSFET

Όλα είναι ίδια εδώ όπως στο . Η Πηγή είναι η έξοδος από την οποία ξεκινούν τη διαδρομή τους οι κύριοι φορείς φόρτισης, το Drain είναι η έξοδος όπου ρέουν και η Πύλη είναι η έξοδος με την οποία ελέγχουμε τη ροή των κύριων φορέων.

Ας υποθέσουμε ότι το κλείστρο δεν έχει συνδεθεί πουθενά ακόμα. Για να κανονίσουμε την κίνηση των ηλεκτρονίων μέσω του Source-Drain, χρειαζόμαστε μια πηγή ενέργειας Bat:

Αν εξετάσουμε το τρανζίστορ μας από την άποψη των διόδων που βασίζονται σε αυτές, τότε μπορούμε να σχεδιάσουμε ένα ισοδύναμο κύκλωμα για το σχέδιό μας. Θα μοιάζει με αυτό:

Οπου

I-Source, P-Substrate, S-Sink.

Όπως μπορείτε να δείτε, η δίοδος VD2 ​​είναι αντίστροφη, έτσι ηλεκτρική ενέργειαδεν θα ρέει πουθενά.

Έτσι, σε αυτό το σχήμα

δεν αναμένεται κίνηση ηλεκτρικού ρεύματος.

ΑΛΛΑ…

Επαγωγή καναλιού σε MOSFET

Εάν εφαρμόσετε μια συγκεκριμένη τάση στην Πύλη, αρχίζουν μαγικοί μετασχηματισμοί στο υπόστρωμα. Αρχίζει επαγόμενο κανάλι.

Επαγωγή, επαγωγή - αυτό σημαίνει κυριολεκτικά "καθοδήγηση", "επιρροή". Αυτός ο όρος αναφέρεται στη διέγερση κάποιας ιδιότητας ή δραστηριότητας σε ένα αντικείμενο παρουσία ενός συναρπαστικού υποκειμένου (επαγωγέα), αλλά χωρίς άμεση επαφή (για παράδειγμα, μέσω ηλεκτρικού πεδίου). Η τελευταία έκφραση έχει ένα βαθύτερο νόημα για εμάς: «μέσω ηλεκτρικού πεδίου».

Επίσης, δεν θα μας έβλαπτε να θυμηθούμε πώς συμπεριφέρονται οι κατηγορίες διαφορετικών ζωδίων. Όσοι δεν έπαιξαν ναυμαχία στο τελευταίο θρανίο στη φυσική και δεν έφτυσαν χάρτινες μπάλες μέσα από το σώμα ενός στυλό στους συμμαθητές τους, πιθανότατα θα θυμούνται ότι τα όμοια φορτία απωθούν, και σε αντίθεση με τα φορτία προσελκύουν:

Με βάση αυτή την αρχή, στις αρχές του εικοστού αιώνα, οι επιστήμονες κατάλαβαν πού θα μπορούσαν να εφαρμοστούν όλα αυτά και δημιούργησαν ένα έξυπνο ραδιοστοιχείο. Αποδεικνύεται ότι αρκεί να εφαρμόσουμε μια θετική τάση στην Πύλη σε σχέση με την Πηγή και ένα ηλεκτρικό πεδίο εμφανίζεται αμέσως κάτω από την Πύλη. Και αφού εφαρμόζουμε θετική τάση στην Πύλη, σημαίνει ότι θα φορτιστεί θετικά, σωστά;

Δεδομένου ότι το διηλεκτρικό μας στρώμα είναι πολύ λεπτό, επομένως, το ηλεκτρικό πεδίο θα επηρεάσει επίσης το υπόστρωμα, στο οποίο υπάρχουν πολύ περισσότερες οπές από τα ηλεκτρόνια. Και επειδή η Πύλη έχει θετικό δυναμικό και οι τρύπες έχουν θετικό φορτίο, επομένως, όπως τα φορτία απωθούνται και σε αντίθεση με τα φορτία έλκονται. Η εικόνα θα μοιάζει με αυτήν προς το παρόν χωρίς πηγή ενέργειας μεταξύ Source και Drain:

Οι τρύπες φεύγουν μακριά από την πύλη και πιο κοντά στην έξοδο του υποστρώματος, αφού όπως τα φορτία απωθούνται και τα ηλεκτρόνια, αντίθετα, προσπαθούν να φτάσουν στη μεταλλική πλάκα της πύλης, αλλά εμποδίζονται από το διηλεκτρικό, το οποίο τους εμποδίζει να επανενωθούν με την Πύλη και να εξισώσουν τη δυνατότητα στο μηδέν. Επομένως, τα ηλεκτρόνια δεν έχουν άλλη επιλογή από το να δημιουργήσουν απλώς ένα πανδαιμόνιο της Βαβέλ κοντά στο διηλεκτρικό στρώμα.

Ως αποτέλεσμα, η εικόνα θα μοιάζει με αυτό:

Εχετε δει? Η πηγή και η αποστράγγιση συνδέονται με ένα λεπτό κανάλι ηλεκτρονίων! Λέγεται ότι ένα τέτοιο κανάλι προκλήθηκε λόγω του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργήθηκε από την πύλη του τρανζίστορ.

Δεδομένου ότι αυτό το κανάλι συνδέει την πηγή και την αποστράγγιση, τα οποία είναι κατασκευασμένα από ημιαγωγό N+, επομένως έχουμε ένα κανάλι Ν. Και ένα τέτοιο τρανζίστορ θα κληθεί ήδη MOSFET Ν καναλιών. Αν διαβάσετε το άρθρο αγωγοί και διηλεκτρικά, τότε μάλλον θυμάστε ότι υπάρχουν πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια σε έναν αγωγό. Δεδομένου ότι το Drain και η Source συνδέονταν με μια γέφυρα μεγάλου αριθμού ηλεκτρονίων, επομένως αυτό το κανάλι έγινε αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος. Με απλά λόγια, ένα «σύρμα» έχει σχηματιστεί μεταξύ της Πηγής και της Αποστράγγισης, μέσω του οποίου μπορεί να ρέει ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

Αποδεικνύεται ότι εάν εφαρμόσουμε μια τάση μεταξύ του αγωγού και της πηγής με ένα επαγόμενο κανάλι, μπορούμε να δούμε αυτήν την εικόνα:

Όπως μπορείτε να δείτε, το κύκλωμα κλείνει και το ηλεκτρικό ρεύμα αρχίζει να ρέει αθόρυβα στο κύκλωμα.

Αλλά δεν είναι μόνο αυτό! Όσο ισχυρότερο είναι το ηλεκτρικό πεδίο, τόσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση των ηλεκτρονίων, τόσο πιο παχύ είναι το κανάλι. Πώς να κάνετε το γήπεδο πιο δυνατό; Αρκεί να εφαρμόσουμε περισσότερη τάση στην Πύλη;-) Εφαρμόζοντας περισσότερη τάση στην Πύλη χρησιμοποιώντας το Bat2, αυξάνουμε το πάχος του καναλιού, άρα και την αγωγιμότητά του! Ή με απλά λόγια, μπορούμε να αλλάξουμε την αντίσταση του καναλιού «παίζοντας» με την τάση της πύλης;-) Λοιπόν, δεν θα μπορούσε να είναι πιο λαμπρό!

Λειτουργία MOSFET καναλιού P

Στο άρθρο μας, αναλύσαμε ένα MOSFET N-καναλιού με επαγόμενο κανάλι. Υπάρχει επίσης ένα MOSFET καναλιού P με επαγόμενο κανάλι. Το κανάλι P λειτουργεί ακριβώς το ίδιο με το Ν-κανάλι, αλλά η όλη διαφορά είναι ότι οι κύριοι φορείς θα είναι τρύπες. Σε αυτή την περίπτωση, αλλάζουμε όλες τις τάσεις στο κύκλωμα σε αντίστροφες, σε αντίθεση με το τρανζίστορ Ν-καναλιού:

Βρήκα ένα πολύ καλό βίντεο στο YouTube που εξηγεί τη λειτουργία ενός MOSFET. Προτεινόμενη προβολή (όχι διαφήμιση):

Σε τρανζίστορ αυτού του τύπου, η πύλη διαχωρίζεται από τον ημιαγωγό με ένα στρώμα διηλεκτρικού, το οποίο συνήθως χρησιμοποιείται σε συσκευές πυριτίου ως διοξείδιο του πυριτίου. Αυτά τα τρανζίστορ συντομεύονται ως MOS (metal-oxide-semiconductor) και MIS (metal-dielectric-semiconductor). Στην αγγλόφωνη βιβλιογραφία συνήθως συντομεύονται MOSFET ή MISFET (Metal-Oxide (Insulator) -Semiconductor FET).

Με τη σειρά τους, τα τρανζίστορ MOS χωρίζονται σε δύο τύπους.

Στο λεγόμενο τρανζίστορ με ενσωματωμένο (ιδιόκτητο) κανάλι (τρανζίστορ τύπου εξάντλησης)και πριν τροφοδοτηθεί η πύλη, υπάρχει ένα κανάλι που συνδέει την πηγή και την αποστράγγιση.

Στο λεγόμενο τρανζίστορ με επαγόμενο κανάλι (εμπλουτισμένο τρανζίστορ)λείπει το παραπάνω κανάλι.

Τα τρανζίστορ MOS χαρακτηρίζονται από πολύ υψηλή αντίσταση εισόδου. Όταν εργάζεστε με τέτοια τρανζίστορ, πρέπει να λαμβάνονται ειδικά μέτρα για την προστασία από τον στατικό ηλεκτρισμό. Για παράδειγμα, κατά τη συγκόλληση, όλα τα καλώδια πρέπει να είναι βραχυκυκλωμένα.

Τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι.

Το κανάλι μπορεί να έχει αγωγιμότητα και τύπου p και n. Για να είμαστε συγκεκριμένοι, ας δούμε ένα τρανζίστορ με κανάλι τύπου p. Ας δώσουμε μια σχηματική αναπαράσταση της δομής του τρανζίστορ (Εικ. 1.97), μια συμβατική γραφική ονομασία ενός τρανζίστορ με κανάλι τύπου p (Εικ. 1.98, α) και με κανάλι τύπου n (Εικ. 1.98, β. ). Το βέλος, ως συνήθως, δείχνει την κατεύθυνση από το στρώμα p στο στρώμα n.

Το εν λόγω τρανζίστορ (βλ. Εικ. 1.97) μπορεί να λειτουργήσει με δύο τρόπους: εξάντληση και εμπλουτισμό.

Ο τρόπος εξάντλησης αντιστοιχεί σε θετικό υπερηχογράφημα. Καθώς αυτό αυξάνεται, η συγκέντρωση της οπής στο κανάλι μειώνεται (καθώς το δυναμικό της πύλης είναι μεγαλύτερο από το δυναμικό της πηγής), γεγονός που οδηγεί σε μείωση του ρεύματος αποστράγγισης.

Ας δείξουμε το διάγραμμα σύνδεσης τρανζίστορ (Εικ. 1.99).

Η παροχέτευση επηρεάζεται όχι μόνο από τον υπέρηχο, αλλά και μεταξύ του υποστρώματος και της πηγής του υπερήχου. Ωστόσο, ο έλεγχος πύλης είναι πάντα προτιμότερος επειδή τα ρεύματα εισόδου είναι πολύ χαμηλότερα. Επιπλέον, η παρουσία στο υπόστρωμα μειώνει την κλίση.

Το υπόστρωμα σχηματίζει μια σύνδεση p-n με την πηγή, την αποστράγγιση και το κανάλι. Όταν χρησιμοποιείτε ένα τρανζίστορ, πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα ώστε να μην προκληθεί προς τα εμπρός η διασταύρωση. Στην πράξη, το υπόστρωμα συνδέεται με την πηγή (όπως φαίνεται στο διάγραμμα) ή με ένα σημείο του κυκλώματος που έχει δυναμικό μεγαλύτερο από το δυναμικό πηγής (το δυναμικό αποστράγγισης στο παραπάνω κύκλωμα είναι μικρότερο από το δυναμικό πηγής).

Ας απεικονίσουμε τα χαρακτηριστικά εξόδου ενός τρανζίστορ MOS (ενσωματωμένο κανάλι p) τύπου KP201L (Εικ. 1.100) και το χαρακτηριστικό αποστράγγισης του (Εικ. 1.101).

Τρανζίστορ MOS με επαγόμενο (επαγόμενο) κανάλι.

Το κανάλι μπορεί να έχει αγωγιμότητα και τύπου p και n. Για να είμαστε συγκεκριμένοι, ας δούμε ένα τρανζίστορ με κανάλι τύπου p. Ας δώσουμε μια σχηματική αναπαράσταση της δομής του τρανζίστορ (Εικ. 1.102), μια συμβατική γραφική ονομασία ενός τρανζίστορ με ένα επαγόμενο κανάλι τύπου p (Εικ. 1.103, a) και ένα κανάλι τύπου n (Εικ. 1.103, σι).

Σε μηδενική τάση δεν υπάρχει κανάλι uzi (Εικ. 1.102) και η αποστράγγιση είναι μηδενική. Το τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει μόνο στη λειτουργία εμπλουτισμού, που αντιστοιχεί σε αρνητικό υπέρηχο. Σε αυτήν την περίπτωση, ufrom > 0. Εάν ικανοποιηθεί η ανισότητα ufrom>u από κατώφλι, όπου u από κατώφλι είναι η λεγόμενη τάση κατωφλίου, τότε εμφανίζεται ένα κανάλι τύπου p μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης, μέσω του οποίου μπορεί να ρέει ρεύμα.

Το κανάλι τύπου p εμφανίζεται επειδή η συγκέντρωση της οπής κάτω από την πύλη αυξάνεται και η συγκέντρωση ηλεκτρονίων μειώνεται, με αποτέλεσμα η συγκέντρωση της οπής να είναι μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση ηλεκτρονίων.

Το περιγραφόμενο φαινόμενο της αλλαγής του τύπου αγωγιμότητας ονομάζεται αντιστροφή του τύπου αγωγιμότητας και το στρώμα ημιαγωγών στο οποίο εμφανίζεται (και το οποίο είναι κανάλι) ονομάζεται αντίστροφο (αναστροφή). Ακριβώς κάτω από το αντίστροφο στρώμα, σχηματίζεται ένα στρώμα χωρίς κινητούς φορείς φόρτισης. Το αντίστροφο στρώμα είναι πολύ πιο λεπτό από το εξαντλημένο στρώμα (το πάχος του αντίστροφου στρώματος είναι 1 × 10 – 9 ... 5 × 10 – 9 m και το πάχος του εξαντλημένου στρώματος είναι 10 ή περισσότερες φορές μεγαλύτερο).

Ας απεικονίσουμε το κύκλωμα μεταγωγής τρανζίστορ (Εικ. 1.104), τα χαρακτηριστικά εξόδου (Εικ. 1.105) και το χαρακτηριστικό αποστράγγισης (Εικ. 1.106) για ένα τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι p KP301B.

Είναι χρήσιμο να σημειωθεί ότι το πακέτο λογισμικού Micro-Cap II χρησιμοποιεί το ίδιο μαθηματικό μοντέλο(αλλά, φυσικά, με διαφορετικές παραμέτρους).