Эрчим хүчний инвертер болон бусад олон электрон тоног төхөөрөмж, ховор өнөөдөр хүчирхэг MOSFETs ашиглахгүйгээр хийх (field-effect) эсвэл. Энэ нь гагнуурын инвертер гэх мэт өндөр давтамжийн хөрвүүлэгчид, диаграммууд нь интернетээр дүүрэн байдаг төрөл бүрийн гар хийцийн төслүүдэд хамаарна.

Одоогийн үйлдвэрлэсэн эрчим хүчний хагас дамжуулагчийн параметрүүд нь 1000 вольт хүртэлх хүчдэлд хэдэн арван, хэдэн зуун амперийн гүйдлийг өөрчлөх боломжийг олгодог. Орчин үеийн электроникийн зах зээл дээрх эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сонголт нь нэлээд өргөн бөгөөд шаардлагатай параметр бүхий хээрийн транзисторыг сонгох нь өнөөдөр ямар ч асуудал биш юм, учир нь өөрийгөө хүндэтгэдэг үйлдвэрлэгч бүр үүнийг дэмждэг. тодорхой загвархээрийн үр дүнтэй транзисторын техникийн баримт бичгийг үйлдвэрлэгчийн албан ёсны вэбсайт болон албан ёсны дилерүүдээс олж болно.

Эдгээр эрчим хүчний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглан төхөөрөмж зохион бүтээхээсээ өмнө, ялангуяа тодорхой талбарт транзисторыг сонгохдоо яг юу хийж байгаагаа мэдэж байх хэрэгтэй. Үүний тулд тэд мэдээллийн хуудас руу ханддаг. Мэдээллийн хуудас нь электрон эд анги үйлдвэрлэгчийн албан ёсны баримт бичиг бөгөөд бүтээгдэхүүний тодорхойлолт, параметр, шинж чанар, стандарт схемүүдгэх мэт.

Үйлдвэрлэгч мэдээллийн хуудсанд ямар параметрүүдийг зааж өгсөн, тэдгээр нь юу гэсэн үг, юунд хэрэгтэй болохыг харцгаая. IRFP460LC хээрийн эффект транзисторын мэдээллийн хуудасны жишээг харцгаая. Энэ бол HEXFET технологийг ашиглан хийсэн нэлээд алдартай цахилгаан транзистор юм.

HEXFET гэдэг нь олон мянган параллель холбогдсон зургаан өнцөгт хэлбэртэй MOS транзистор эсүүдийг нэг талст дотор зохион байгуулдаг болор бүтцийг хэлдэг. Энэхүү шийдэл нь нээлттэй сувгийн эсэргүүцлийг Rds(on) мэдэгдэхүйц бууруулж, өндөр гүйдлийг солих боломжтой болгосон. Гэсэн хэдий ч Олон улсын Шулуутгагчаас (IR) IRFP460LC-ийн мэдээллийн хуудсанд шууд заасан параметрүүдийн тойм руу шилжье.

см.

Баримт бичгийн хамгийн эхэнд транзисторын бүдүүвч зургийг өгч, түүний электродуудын тэмдэглэгээг өгсөн болно: G-хаалга (хаалга), D-ус зайлуулах (ус зайлуулах), S-эх үүсвэр (эх сурвалж), түүнчлэн түүний үндсэн үзүүлэлтүүд болон ялгах чанаруудыг жагсаасан болно. Энэ тохиолдолд бид энэ N-суваг талбар-нөлөө транзистор нь 500 В-ийн хамгийн их хүчдэлд зориулагдсан болохыг харж байна, түүний нээлттэй сувгийн эсэргүүцэл 0.27 Ом, хамгийн их гүйдэл нь 20 А. Хаалганы цэнэгийг бууруулсан нь энэ бүрэлдэхүүн хэсэг болох боломжийг олгодог. сэлгэн залгах удирдлагад бага зардлаар өндөр давтамжийн хэлхээнд ашигладаг. Төрөл бүрийн горимд янз бүрийн параметрүүдийн зөвшөөрөгдөх дээд утгуудын хүснэгтийг доор харуулав (Зураг 1).

Id @ Tc = 25°C; Тасралтгүй ус зайлуулах гүйдэл Vgs @ 10V - хээрийн нөлөөллийн транзисторын биеийн температур 25 ° C байх үед хамгийн их тасралтгүй ус зайлуулах гүйдэл нь 20 А. Хаалганы эх үүсвэрийн 10 В хүчдэлд.

Id @ Tc = 100°C; Тасралтгүй ус зайлуулах гүйдэл Vgs @ 10V - хээрийн транзисторын биеийн температур 100°С байх үед хамгийн их тасралтгүй ус зайлуулах гүйдэл нь 12 А. Хаалганы эх үүсвэрийн 10 В хүчдэлд.

Idm @ Tc = 25°C; Импульсийн урсах гүйдэл - хээрийн транзисторын биеийн температур 25°С байх үед хамгийн их импульсийн богино хугацааны ус зайлуулах гүйдэл нь 80 А байна. Холболтын зөвшөөрөгдөх температурыг хадгалах тохиолдолд. Зураг 11-д холбогдох харилцааны тайлбарыг оруулсан болно.

Pd @ Tc = 25 ° C Эрчим хүчний зарцуулалт - 25 ° C-ийн биеийн температурт транзисторын биенээс ялгарах хамгийн их хүч нь 280 Вт байна.

Шугаман бууралтын хүчин зүйл - температурыг 1°С-аар өсгөх тусам эрчим хүчний зарцуулалт дахин 2.2 Вт-аар нэмэгддэг.

Vgs Gate-to-Source хүчдэл - gate-to-source хүчдэлийн хамгийн их хүчдэл нь +30 В-оос ихгүй эсвэл -30 В-оос бага байж болохгүй.

Eas Single Pulse Avalanche Energy - ус зайлуулах хоолойд нэг импульсийн хамгийн их энерги нь 960 мЖ байна. Тайлбарыг 12-р зурагт үзүүлэв (Зураг 12).

Iar Avalanche Current - хамгийн их тасалдсан гүйдэл нь 20 А байна.

Чихний давтагдах нуранги энерги - ус зайлуулах хоолой дээрх давтан импульсийн хамгийн их энерги нь 28 мЖ-ээс хэтрэхгүй байх ёстой (импульс бүрийн хувьд).

dv/dt Оргил диодыг сэргээх dv/dt - дээд хурдУс зайлуулах хоолой дахь хүчдэлийн өсөлт нь 3.5 В/нс байна.

Tj, Tstg Ашиглалтын уулзвар ба хадгалах температурын хүрээ – -55°C-аас +150°C хүртэлх аюулгүй температурын хүрээ.

Гагнуурын температур, 10 секундын турш - гагнуурын зөвшөөрөгдөх дээд температур нь 300 ° C, биеэс 1.6 мм-ээс багагүй зайд байх ёстой.

Холбох момент, 6-32 эсвэл М3 шураг - орон сууцыг бэхлэх үед хамгийн их эргэлт нь 1.1 Нм-ээс хэтрэхгүй байх ёстой.

Rjc Junction-to-Case (chip-to-case) 0.45 °C/W.

Rcs хайрцагнаас угаалтуур, хавтгай, тосолсон гадаргуу (радиаторын хайрцаг) 0.24 °C/W.

Rja Junction-to-Ambient (болор-to-ambient) нь радиатор болон гадаад нөхцөл байдлаас хамаарна.

Дараах хүснэгтэд шаардлагатай бүх зүйлийг багтаасан болно цахилгаан шинж чанарталст температурт хээрийн транзисторыг 25°С (3-р зургийг үз).

V(br)dss Drain-to-Source эвдрэлийн хүчдэл - эвдрэл үүсэх үед drain-to-source-ийн хүчдэл 500 В байна.

ΔV(br)dss/ΔTj Эвдрэлийн хүчдэл Темп.Коэффицент - температурын коэффициент, эвдрэлийн хүчдэл, энэ тохиолдолд 0.59 В/°С.

Rds(on) Static Drain-to-Source On-Resistance - 25°C-ийн температурт нээлттэй сувгийн ус зайлуулах эх үүсвэрийн эсэргүүцэл, энэ тохиолдолд 0.27 Ом байна. Энэ нь температураас хамаарна, гэхдээ дараа нь илүү ихийг хэлнэ.

Vgs(th) Gate Threshold Voltage - транзисторыг асаах босго хүчдэл. Хэрэв хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл бага байвал (энэ тохиолдолд 2 - 4 В) транзистор хаалттай хэвээр байх болно.

gfs Forward Transconductance - Дамжуулалтын шинж чанарын налуу нь гадагшлуулах гүйдлийн өөрчлөлтийг хаалганы хүчдэлийн өөрчлөлттэй харьцуулсан харьцаатай тэнцүү байна. Энэ тохиолдолд 50 В-ийн ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэл ба 20 А-ийн ус зайлуулах гүйдлээр хэмжинэ. Ампер/Вольт эсвэл Сименсээр хэмжинэ.

Idss Drain-to-Source Leakage Current - ус зайлуулах гүйдэл, энэ нь drain-to-source хүчдэл ба температураас хамаарна. Микроампераар хэмжсэн.

Igss Gate-to-Source Forward Leakage ба Gate-to-Source Reverse Leakage - gate leakage current. Наноампераар хэмжсэн.

Qg Total Gate Charge - транзисторыг онгойлгохын тулд хаалганд өгөх ёстой цэнэг.

Qgs Gate-to-Source Charge - gate-to-source-ийн багтаамжийн цэнэг.

Qgd Gate-to-Drain ("Miller") Charge - харгалзах gate-to-drain цэнэг (Miller capacitances)

Энэ тохиолдолд эдгээр параметрүүдийг 400 В-ийн ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэл ба 20 А-ийн гүйдлийн үед хэмждэг. Зураг 6-д хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл ба хүчдэлийн хоорондын хамаарлыг тайлбарласан болно. бүрэн цэнэг gate Qg Total Gate Charge ба Зураг 13 a ба b эдгээр хэмжилтийн диаграмм болон графикийг харуулав.

td(on) On-On Delay Time - транзисторыг нээх хугацаа.

tr Rise Time - нээлтийн импульсийн өсөлтийн хугацаа (тэргүүлэх ирмэг).

td(унтраах) Унтраах саатлын хугацаа - транзистор хаагдах хугацаа.

tf Уналтын хугацаа - импульсийн задралын хугацаа (транзистор хаагдах, арын ирмэг).

Энэ тохиолдолд хэмжилтийг 250 В-ийн тэжээлийн хүчдэл, 20 А ус зайлуулах гүйдэл, 4.3 Ом-ийн хаалганы эсэргүүцэл, 20 Ом-ийн ус зайлуулах эсэргүүцэлтэй хийсэн. Диаграмм ба графикуудыг Зураг 10 a, b-д үзүүлэв.

Ld Internal Drain Inductance - drain inductance.

Ls Internal Source Inductance - эх үүсвэрийн индукц.

Эдгээр үзүүлэлтүүд нь транзисторын орон сууцны загвараас хамаарна. Эдгээр нь драйверийг зохион бүтээхэд чухал ач холбогдолтой, учир нь тэдгээр нь шилжүүлэгчийн цаг хугацааны параметрүүдтэй шууд холбоотой байдаг тул энэ нь өндөр давтамжийн хэлхээг боловсруулахад ялангуяа үнэн байдаг.

Crss Reverse Transfer Capacitance - хаалга-дренажийн багтаамж (Миллерийн багтаамж).

Эдгээр хэмжилтийг 1 МГц давтамжтайгаар, 25 В-ийн ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэлтэй хийсэн. Зураг 5-д эдгээр параметрүүдийн ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэлээс хамаарах хамаарлыг харуулав.

Дараах хүснэгтэд (Зураг 4-ийг үз) эх үүсвэр ба ус зайлуулах хоолойн хооронд уламжлалт байдлаар байрладаг хээрийн эффектийн транзисторын нэгдсэн дотоод диодын шинж чанарыг тайлбарлав.

Тасралтгүй эх үүсвэрийн гүйдэл (Биеийн диод) - хамгийн их тасралтгүй диодын гүйдэл.

Ism импульсийн эх үүсвэрийн гүйдэл (Биеийн диод) - хамгийн их зөвшөөрөгдөх импульсийн гүйдэлдиодоор дамжуулан.

Vsd Diode Forward Voltage нь хаалга нь 0 В байх үед 25 ° C ба 20 А ус зайлуулах гүйдлийн үед диод дээрх шууд хүчдэлийн уналт юм.

trr Урвуу сэргээх хугацаа - диодыг сэргээх хугацаа.

Qrr Reverse Recovery Charge - диодыг сэргээх төлбөр.

тонн Урагшаа асаах хугацаа - диодыг асаах хугацааг голчлон ус зайлуулах болон эх үүсвэрийн индукцаар тодорхойлно.

Ус зайлуулах гүйдлийн хязгаарыг 20 мкс импульсийн үргэлжлэх хугацаатай ус зайлуулах хүчдэл ба хаалганаас эх үүсвэр хүртэлх хүчдэлээс хамааруулан өгсөн. Эхний зураг нь 25 ° C, хоёр дахь нь 150 ° C температурт зориулагдсан. Сувгийн нээлтийн хяналтанд температурын нөлөөлөл илт байна.

Зураг 6-д энэ талбарт транзисторын дамжуулах шинж чанарыг графикаар харуулав. Мэдээжийн хэрэг, хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл 10 В-т ойртох тусам транзистор илүү сайн нээгдэнэ. Температурын нөлөөлөл энд бас тодорхой харагдаж байна.

Зураг 7-д 20 А-ийн ус зайлуулах гүйдлийн нээлттэй сувгийн эсэргүүцлийн температураас хамаарах хамаарлыг харуулав. Мэдээжийн хэрэг, температур нэмэгдэхийн хэрээр сувгийн эсэргүүцэл нэмэгддэг.

Дотор диод дээрх шууд хүчдэлийн уналт нь ус зайлуулах гүйдэл ба температураас хамаарах хамаарлыг 9-р зурагт үзүүлэв. Зураг 8-д талбайг харуулав аюулгүй ажилтранзистор нь нээлттэй төлөвийн хугацааны үргэлжлэх хугацаа, ус зайлуулах гүйдлийн хэмжээ, ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэлээс хамаарна.

11-р зурагт хамгийн их ус зайлуулах гүйдлийг хайрцагны температураас хамааруулан харуулав.

Зураг a, b-д хаалганы хүчдэлийг нэмэгдүүлэх процесс болон хаалганы багтаамжийг тэг хүртэл цэнэглэх явцад транзисторын нээлтийн цаг хугацааны диаграммыг харуулсан хэмжилтийн диаграмм болон графикийг үзүүлэв.

14-р зурагт импульсийн хамгийн их зөвшөөрөгдөх энерги нь тасалдсан гүйдэл ба температурын утгаас хамаарахыг харуулав.

Зураг a, b нь хаалганы цэнэгийн хэмжилтийн график ба диаграммыг харуулав.

16-р зурагт параметрийн хэмжилтийн диаграмм ба транзисторын дотоод диод дахь ердийн түр зуурын графикийг харуулав.

Сүүлийн зураг дээр IRFP460LC транзисторын бие, түүний хэмжээс, терминалуудын хоорондох зай, тэдгээрийн дугаарлалт: 1-хаалга, 2-ус зайлуулах, 3-эх үүсвэрийг харуулав.

Тиймээс, мэдээллийн хуудсыг уншсаны дараа хөгжүүлэгч бүр загварчлагдсан эсвэл засварлаж буй цахилгаан хувиргагч эсвэл бусад цахилгаан импульс хөрвүүлэгчид тохирох чадал, хээрийн эффект эсвэл IGBT транзисторыг сонгох боломжтой болно.

Талбайн эффектийн транзисторын параметрүүдийг мэдсэнээр та драйверийг чадварлаг боловсруулж, хянагчийг тохируулах, дулааны тооцоолол хийх, шаардлагагүй радиаторыг суулгах шаардлагагүйгээр тохирох радиаторыг сонгох боломжтой.

Талбайн транзистор нь уртааш цахилгаан талбайн нөлөөн дор гүйдэл нь зөвхөн үндсэн цэнэг тээвэрлэгчээр үүсгэгддэг хагас дамжуулагч төхөөрөмж бөгөөд энэ гүйдлийг хөндлөн цахилгаан орон удирддаг бөгөөд энэ нь гүйдэлд өгсөн хүчдэлээр үүсгэгддэг. хяналтын электрод.

Хэд хэдэн тодорхойлолт:

Гол цэнэг тээвэрлэгчид урсдаг талбарт транзисторын терминалыг эх үүсвэр гэж нэрлэдэг.

Гол цэнэг тээвэрлэгчид урсдаг талбарт транзисторын терминалыг drain гэж нэрлэдэг.

Хээрийн нөлөөллийн транзисторын терминал ба хөндлөн цахилгаан орон үүсгэдэг хяналтын хүчдэлийг хаалга гэж нэрлэдэг.

Хагас дамжуулагчийн үндсэн цэнэг тээвэрлэгчид хөдөлдөг p-n уулзвар хоорондын хэсгийг хээрийн транзисторын суваг гэж нэрлэдэг.

Иймээс хээрийн транзисторыг p төрлийн эсвэл n төрлийн суваг транзистор гэж хуваадаг.

n төрлийн сувагтай транзисторын жишээн дээр ажиллах зарчмыг авч үзье.

1) Узи = 0; Ic1 = хамгийн их;

2) |Узи| > 0; Ic2< Ic1

3) |Узи| >> 0; Ic3 = 0

Уулзвар хаагдахын тулд хүчдэлийг үргэлж хаалган дээр тавьдаг. Ус зайлуулах суваг ба эх үүсвэрийн хоорондох хүчдэл нь уртааш цахилгаан талбарыг үүсгэдэг бөгөөд үүний улмаас гол цэнэгийн тээвэрлэгчид сувгаар дамжин урсах гүйдэл үүсгэдэг.

1) Хаалган дээр хүчдэл байхгүй тохиолдолд pn уулзварууд нь өөрийн дотоод талбараар хаагддаг, тэдгээрийн өргөн нь хамгийн бага, сувгийн өргөн нь хамгийн их, ус зайлуулах гүйдэл хамгийн их байх болно.

2) Хаалганы блокийн хүчдэл нэмэгдэх үед өргөн p-nшилжилтүүд нэмэгдэж, сувгийн өргөн ба ус зайлуулах гүйдэл буурдаг.

3) Хаалганы хангалттай өндөр хүчдэлийн үед өргөн p-n уулзваруудмаш их хэмжээгээр нэмэгдэж, тэдгээр нь нэгдэж, ус зайлуулах гүйдэл тэгтэй тэнцүү болно.

Ус зайлуулах гүйдэл тэг байх хаалганы хүчдэлийг таслах хүчдэл гэж нэрлэдэг.

Дүгнэлт: хээрийн эффект транзистор нь хяналттай хагас дамжуулагч төхөөрөмж бөгөөд хаалган дээрх хүчдэлийг өөрчилснөөр ус зайлуулах гүйдлийг бууруулж болох тул хээрийн эффекттэй транзисторууд гэж хэлэх нь заншилтай байдаг. p-n менежерүүдшилжилтүүд зөвхөн сувгийн хомсдолын горимд ажилладаг.

Талбайн транзисторын оролтын өндөр эсэргүүцлийг хэрхэн тайлбарлах вэ?

Учир нь Талбайн транзисторыг цахилгаан талбараар удирддаг тул алдагдсан гүйдлийг эс тооцвол хяналтын электрод бараг ямар ч гүйдэл байхгүй. Тиймээс хээрийн транзистор нь өндөр оролтын эсэргүүцэлтэй, ойролцоогоор 10 14 Ом байдаг.

Талбайн нөлөөллийн транзисторын урсах гүйдлийг юу тодорхойлдог вэ?

Энэ нь нийлүүлсэн хүчдэлээс хамаарна U si ба U z.

Талбайн транзисторыг холбох хэлхээ.

Талбайн транзисторыг гурван үндсэн хэлхээний аль нэгэнд холбож болно: нийтлэг эх үүсвэр (CS), нийтлэг ус зайлуулах хоолой (OC) ба нийтлэг хаалга (G).

Практикт OE бүхий хоёр туйлт транзистор бүхий хэлхээтэй адил OE бүхий хэлхээг ихэвчлэн ашигладаг. Нийтлэг эх үүсвэрийн каскад нь маш их хэмжээний гүйдэл, хүчийг олшруулдаг. OZ-тэй схем нь OB-тэй схемтэй төстэй. Энэ нь одоогийн олшруулалтыг өгдөггүй тул түүний доторх хүчийг олшруулах нь OI хэлхээнээс хэд дахин бага байдаг. OZ каскад нь оролтын эсэргүүцэл багатай тул олшруулах технологид практик хэрэглээ хязгаарлагдмал байдаг.

Талбайн нөлөөллийн транзистор ба хоёр туйлт транзисторын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?

Хээрийн эффектийн транзисторын хувьд гүйдлийн хяналтыг үндсэн гүйдлээр биш харин хэрэглэсэн хүчдэлээр үүсгэгдсэн цахилгаан талбараар гүйцэтгэдэг. Тиймээс алдагдсан гүйдлийг эс тооцвол хяналтын электрод бараг ямар ч гүйдэл байдаггүй.

Транзисторын статик шилжих горим. Хээрийн нөлөөллийн транзисторын статик шинж чанар.

Үндсэн шинж чанарууд нь:

Ус зайлуулах хаалганы шинж чанар (зураг a) нь n төрлийн суваг бүхий транзисторын гүйдэл (Ic) нь хаалганы хүчдэлээс (Uс) хамаарах хамаарал юм.

Ус зайлуулах шинж чанар (зураг b) нь Ic-ийн Uс at-аас хамаарах хамаарал юм тогтмол хүчдэлхаалган дээр Ic = f (Usi) at Uzi = Const.

Үндсэн параметрүүд:

Таслах хүчдэл.

Хаалганы налуугийн шинж чанар. Энэ нь хаалганы хүчдэл 1 В-ээр өөрчлөгдөхөд ус зайлуулах гүйдэл хэдэн миллиампер өөрчлөгдөхийг харуулдаг.

Талбайн эффектийн транзисторын дотоод эсэргүүцэл (эсвэл гаралт).

Оролтын эсэргүүцэл

Хүчдэл гадагшлуулах гүйдлийн нөлөөллийг тайлбарла У зи Тэгээд У си .

Хяналттай транзистор дахь оролтын хүчдэлийн нөлөөллийг зурагт үзүүлэв.

Транзисторын ажлын гурван үндсэн горим.

Төрөл бүрийн хээрийн транзистор ба янз бүрийн гадаад хүчдэлийн үед хаалга нь сувагт хоёр төрлийн нөлөө үзүүлж болно: эхний тохиолдолд (жишээлбэл, холбогдох электрод дээрх хүчдэлийн p-n холболттой хээрийн транзисторуудад). 2-1.5-р зураг) энэ нь сувгаар дамжих гүйдлийн урсгалаас сэргийлж, дамжин өнгөрөх цэнэгийн тээвэрлэгчдийн тоог бууруулдаг (энэ горимыг нэрлэдэг сувгийн хомсдолын горим), хоёр дахь тохиолдолд (жишээлбэл, 2-1.7-р зурагт заасны дагуу холбогдсон индукцийн суваг бүхий MOS транзисторуудад) хаалга нь эсрэгээрээ сувгаар дамжих гүйдлийн урсгалыг өдөөж, цэнэгийн тоог нэмэгдүүлнэ. урсгал дахь тээвэрлэгчид ( сувгийг баяжуулах горим). Ихэнхдээ тэд зүгээр л ярьдаг туранхай горим Тэгээд баяжуулах горим . Өдөөгдсөн суваг бүхий MOS транзисторууд нь зөвхөн сувгийг баяжуулах горимын үед идэвхтэй горимд байх боломжтой бөгөөд суурилуулсан суваг бүхий MOS транзисторуудын хувьд энэ нь баяжуулах горим ба хомсдолын горим хоёулаа байж болохыг анхаарна уу. Pn уулзвар талбайн эффектийн транзисторуудад уулзвар руу урагш чиглүүлэх оролдлого нь түүнийг онгойлгож, хаалганы хэлхээнд их хэмжээний гүйдэл урсахад хүргэдэг. Энэ тохиолдолд транзистор дахь бодит үйл явц нь түүний дизайнаас ихээхэн хамаардаг бөгөөд бараг хэзээ ч баримтжуулаагүй бөгөөд урьдчилан таамаглахад хэцүү байдаг. Тиймээс хяналтын уулзвар бүхий хээрийн транзисторыг баяжуулах горимын тухай ярих нь хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй бөгөөд зүгээр л утгагүй юм.

Ханалтын горим - биполяр төхөөрөмжүүдийн нэгэн адил бүхэл бүтэн транзисторын төлөв байдлыг бус, зөвхөн эх үүсвэр ба ус зайлуулах сувгийн хоорондох гүйдэл дамжуулах сувгийн төлөвийг тодорхойлдог. Энэ горимгол цэнэг зөөгчтэй сувгийн ханалттай тохирч байна. Ийм үзэгдэл ханасан байдалхагас дамжуулагчийн хамгийн чухал физик шинж чанаруудын нэг юм. Хагас дамжуулагч сувагт гаднах хүчдэл хэрэглэх үед түүний гүйдэл нь зөвхөн тодорхой хязгаар хүртэл энэ хүчдэлээс шугаман хамааралтай болох нь харагдаж байна ( ханасан хүчдэл), энэ хязгаарт хүрмэгц тогтворжиж, бүтэц эвдрэх хүртэл бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Талбайн үр дүнтэй транзисторуудад хэрэглэх үед энэ нь ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэл нь тодорхой босго түвшингээс хэтэрсэн тохиолдолд хэлхээний гүйдэлд нөлөөлөхөө болино гэсэн үг юм. Хэрэв биполяр транзисторын хувьд ханалтын горим нь өсгөх шинж чанараа бүрэн алддаг байсан бол хээрийн транзисторын хувьд энэ нь тийм биш юм. Энд эсрэгээр, сувгийн ханалт нь ашиг нэмэгдэж, шугаман бус гажуудал буурахад хүргэдэг. Ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэл ханасан хэмжээнд хүрэх хүртэл сувгаар дамжих гүйдэл нь хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр шугаман нэмэгддэг (өөрөөр хэлбэл энэ нь ердийн резистортой адил ажилладаг). Зохиогч талбарт транзисторын энэ төлөвийн тодорхой нэрийг мэдэхгүй (сувгаар гүйдэл урсах боловч суваг нь ханаагүй байх үед) бид үүнийг нэрлэх болно. ханасан сувгийн горим(энэ нь хээрийн эффектийн транзистор дээрх аналог унтраалга дээр програмыг олдог). Талбайн эффектийн транзисторыг өсгөгчийн хэлхээнд холбох үед сувгийн ханалтын горим нь ихэвчлэн хэвийн байдаг тул ирээдүйд хэлхээн дэх транзисторуудын ажиллагааг авч үзэхдээ бид үүнийг нэг их анхаарч үзэхгүй бөгөөд энэ нь ус зайлуулах хоолойн хооронд хүчдэл байгаа гэсэн үг юм. суваг ханахад хангалттай транзисторын эх үүсвэр.

Транзисторын гол ажиллагааны горимыг юу тодорхойлдог вэ?

Транзисторын ажиллах гол горим нь бүрэн нээлттэй эсвэл бүрэн хаалттай байж болох бөгөөд хамгийн тохиромжтой нь бүрэлдэхүүн хэсэг нь хэсэгчлэн нээлттэй байх завсрын төлөв байдаггүй. Статик горимд транзисторт ялгарах хүч нь ус зайлуулах эх үүсвэрийн терминалуудаар урсаж буй гүйдэл ба эдгээр терминалуудын хоорондох хүчдэлийн үржвэртэй тэнцүү байна.

Хамгийн тохиромжтой тохиолдолд транзистор нээлттэй байх үед, i.e. ханасан горимд ус зайлуулах эх үүсвэрийн терминалуудын хоорондох эсэргүүцэл нь тэг байх хандлагатай байдаг. Нээлттэй төлөв дэх эрчим хүчний алдагдал нь тэгтэй тэнцүү хүчдэл ба тодорхой хэмжээний гүйдлийн үржвэр юм. Тиймээс эрчим хүчний алдагдал тэг болно.

Хамгийн тохиромжтой нь транзистор хаагдсан үед, i.e. таслах горимд ус зайлуулах эх үүсвэрийн терминалуудын хоорондох эсэргүүцэл нь хязгааргүй байх хандлагатай байдаг. Хаалттай төлөв дэх эрчим хүчний алдагдал нь тодорхой хүчдэлийн утга ба тэгтэй тэнцүү гүйдлийн утгын үржвэр юм. Тиймээс эрчим хүчний алдагдал 0 байна.

Сэлгэн залгах горимд транзисторын эрчим хүчний алдагдал тэгтэй тэнцүү байна.

Өсгөгч шат гэж юу вэ?

Цахилгаан дохионы параметрүүдийг нэмэгдүүлэх зориулалттай хэд хэдэн өсгөгчийн холболт. Тэдгээрийг олшруулахын өмнөх үе шатууд ба гаралтын үе шатуудад хуваана. Эхнийх нь дохионы хүчдэлийн түвшинг нэмэгдүүлэх зорилготой бөгөөд гаралтын үе шатууд нь шаардлагатай гүйдэл эсвэл дохионы хүчийг олж авахад зориулагдсан.

-тэй хээрийн транзисторын статик параметрүүдийг сонирхох p-n-хаалга дээрх шилжилт, тухайлбал, анхны урсах гүйдэл, таслах хүчдэл нь ихэвчлэн инженер, радио сонирхогчид эсвэл транзисторыг харьцуулах лавлах номонд өгөгдсөн шинж чанараар илэрдэг. янз бүрийн төрөл, эсвэл дифференциал шатанд ижил төстэй параметр бүхий транзисторыг сонгохтой холбоотой. Энэ нийтлэлд хээрийн транзистор дээр суурилсан хэлхээг тооцоолохдоо статик параметрүүдийг ашиглах талаар авч үзэх болно.

Тодорхойлолт

Асаалттай Зураг 1.бүхий хээрийн эффект транзисторын ердийн график тэмдэглэгээ n- суваг ба менежер p-n- хаалган дээрх шилжилт:

Зураг 1

Үүний дагуу түүний дүгнэлтийг дараахь байдлаар тодорхойлно.

Г(Хаалга) - хаалт;
С(эх сурвалж) - эх сурвалж;
Д(ус зайлуулах) - ус зайлуулах.

Талбайн транзисторын үндсэн статик үзүүлэлтүүд p-n-Хаалганы уулзвар нь эхний drain гүйдэл ба таслах хүчдэл юм. Талбайн нөлөөллийн транзисторын анхны урсах гүйдэл нь өгөгдсөн тогтмол drain эх үүсвэрийн хүчдэл ба тэг gate-эх хүчдэлийн үед түүний сувгаар урсах гүйдэл гэж тодорхойлогддог. Англи хэлний техникийн баримт бичигт энэ параметрийг дараах байдлаар тодорхойлсон Би DSS.

Таслах хүчдэл нь хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлийн босго утга бөгөөд үүнд хүрэхэд хээрийн транзисторын сувгаар дамжих гүйдэл өөрчлөгдөхгүй бөгөөд бараг тэгтэй тэнцүү байна. Үүнийг мөн ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэлийн тогтмол утгаар хэмждэг бөгөөд англи хэл дээрх баримт бичигт ингэж тэмдэглэсэн байдаг V GS(унтраах)эсвэл бага зэрэг дуртай V х.

Өсгөгч элементийн хувьд талбайн транзистор нь хангалттай өндөр ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэлд ажилладаг. VDS— транзисторын гаралтын шинж чанарын гэр бүлийн график дээр энэ хүчдэлийн утга нь ханалтын бүсэд байрлана. Энэ нь хээрийн транзисторын сувгаар дамжих гүйдлийн хэмжээ нь ус зайлуулах гүйдэл гэсэн үг юм Би Д, - голчлон зөвхөн хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлийн хэмжээнээс хамаарна VGS. Талбайн транзисторын гүйдлийн гүйдлийн энэ хамаарал Би Доролтын хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлээс VGSтранзисторын дамжуулах шинж чанар гэж нэрлэгддэг шинж чанарыг тодорхойлдог. Удирдлагатай транзисторуудын хувьд p-n-шилжилтийг ихэвчлэн дараах илэрхийллээр ойролцоолдог.

Тиймээс талбайн нөлөөллийн транзисторын гүйдэл нь түүний хаалган дээрх хүчдэлийн өөрчлөлтөөр квадрат хуулийн дагуу өөрчлөгддөг. Энэ хамаарлыг графикаар дүрсэлсэн болно Зураг 2диаграм:

Зураг 2. Хаалганы эх үүсвэрийн V GS хүчдэлээс гадагшлуулах гүйдлийн I D-ийн хамаарлыг квадрат функцээр I DSS = 9.5 мА, таслах хүчдэл V GS(унтраах) = -2.8 В-ийн ойролцоолсон жишээ.

Ус зайлуулах гүйдлийн ийм өөрчлөлтөд Би Дхаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлийн өөрчлөлттэй VGSба хээрийн нөлөөллийн транзисторын өсгөгч шинж чанарууд гарч ирнэ. Тоон хувьд эдгээр шинж чанарууд нь налуу гэх мэт параметрээр тодорхойлогддог бөгөөд дараахь байдлаар тодорхойлогддог.

Налуугийн утгыг хээрийн транзисторын статик параметрээр илэрхийлсэн нь тодорхой байна. Би DSSТэгээд V GS(унтраах), дамжуулах шинж чанарын илэрхийлэлийг ялгах замаар олж авч болно (1) By dV GS:

Өөрөөр хэлбэл, анхны урсах гүйдлийн мэдэгдэж буй утгатай транзисторын хувьд Би DSSба таслах хүчдэл V GS(унтраах)өгөгдсөн хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл дээр VGSДамжуулах шинж чанарын налууг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

эсвэл тэгш байдал өгөгдсөн:

Бид өгөгдсөн гүйдэл дэх дамжуулалтын өөр илэрхийлэлийг олж авна Би Д:

Үйлдлийн цэгийг тохируулах

Асаалттай Зураг 3Хээрийн транзисторыг удирдлагатай холбох үндсэн хэлхээг харуулав p-n- хаалган дээрх шилжилт:

a) нийтлэг эх үүсвэр бүхий олшруулах үе шат;
б) эх сурвалжийг дагагч;
в) хоёр терминалын сүлжээ - одоогийн тогтворжуулагч.

Зураг 3 Хээрийн транзисторыг хаалган дээрх удирдлагын p-n уулзвартай холбох үндсэн хэлхээ.

Эдгээр бүх хэлхээнд шаардлагатай ус зайлуулах гүйдлийн утгыг тохируулах Би Дэх үүсвэрийн хэлхээнд орсон резисторын үүрэг гүйцэтгэдэг Р С. Талбайн транзисторын хаалганы потенциал нь энэ резисторын доод терминалын потенциалтай тэнцүү тул drain гүйдэл Би Д, хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэл VGSболон эсэргүүцэл Р СОмын хуулиар холбогдсон элементар:

Эсэргүүцлийн тооцоо Р Сшаардлагатай ус зайлуулах гүйдлийг тохируулах Би Данхны урсах гүйдлийн мэдэгдэж буй утга бүхий талбарт транзисторын хувьд Би DSSба таслах хүчдэл V GS(унтраах)шилжүүлгийн шинж чанарын илэрхийлэлд үндэслэн гаргаж авч болно (1) :

Эндээс бид тэгш байдлыг олж авдаг:

Тэгш тэгш байдлын хоёр талыг хуваая (6) дээр Р Смөн илэрхийллийг харгалзан үзнэ (5) , бид авах:

Үүний дагуу эсэргүүцлийн утгын илэрхийлэл Р Сдараах хэлбэрийг авна.

Онол ба практик

Дээрх математикийн тооцоонд үндэслэн эхний урсах гүйдлийн утгыг хэмжсэн гэж үзэх нь логик юм. Би DSSба таслах хүчдэл V GS(унтраах)— удирдлагатай талбарт транзисторын үндсэн статик үзүүлэлтүүд p-n- хаалган дээрх шилжилт - өгөгдсөн үйлдлийн цэг дээр транзисторын дамжуулах шинж чанарын налууг тодорхойлох эсвэл шаардлагатай налуугийн утгыг авахын тулд транзисторын ажиллах цэгийг тохируулах, хэлхээний бусад элементүүдийн параметрүүдийг тооцоолох гэх мэт. Гэхдээ практик үр дүн нь ихэвчлэн тооцоолсон үр дүнгээс хол байдаг.

Онол ба практикийн хоорондох энэхүү зөрүүг хээрийн транзисторын ажиллагааны сэдвээр олон тооны эрх мэдэл бүхий хэвлэлд тэмдэглэсэн байдаг. Жишээлбэл, ижил догол мөрөнд хээрийн эффектийн транзисторын дамжуулалтын шинж чанар гэсэн мэдэгдлийг агуулдаг "квадрат хамаарлаар маш нарийн тодорхойлогддог"томъёоны дагуу (1) , мөн практикт төхөөрөмжийг ашиглан харгалзах таслах хүчдэлийн утгыг засах хэрэгтэй V GS(унтраах)маш хэцүү тул хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлийг ихэвчлэн хэмждэг I D = 0.1·I DSS, дараа нь эдгээр утгыг томъёонд орлуулна (1) , дараах томъёог ашиглан харгалзах таслах хүчдэлийн утгыг тооцоолно.

Мөн таслах хүчдэлийн хэмжсэн утгыг тэмдэглэв V GS(унтраах), энэ үед ус зайлуулах гүйдлийн хэмжээ Би Дтэг буюу хэд хэдэн микроампертай тэнцүү болж, "Тэгш байдлыг үргэлж хангаж чадахгүй (1) , тиймээс утгыг V GS-ийн функцээр тооцож, үүссэн шулуун шугамыг одоогийн утгад I D =0″ болгон экстраполяци хийх нь илүү тохиромжтой..

Бид хамгийн их ярьж байгаа болохоор нарийн тодорхойлолтудирдлагатай талбарт транзисторын дамжуулах шинж чанар p-n-хаалга дээрх шилжилт, дараа нь таслах хүчдэлийн утга V GS(унтраах)тодорхой транзистор нь зөвхөн илэрхийлэлд параметрийн хувьд чухал юм (1) , энэ илэрхийлэл нь энэ транзисторын бодит дамжуулалтын шинж чанартай хамгийн ойр таарч байна. Эхний урсах гүйдлийн утгын талаар ижил зүйлийг хэлж болно Би DSS. Тиймээс эдгээр параметрүүд нь транзисторын дамжуулалтын шинж чанарыг хангалттай нарийвчлалтайгаар дүрсэлдэггүй тул хээрийн эффектийн транзисторын статик параметрүүдийг шууд хэмжих нь тийм ч практик утгагүй болох нь харагдаж байна.

Практикт удирдлага бүхий хээрийн транзистор дээр суурилсан өсгөгчийн үе шатуудын хэлхээг зохион бүтээхдээ p-n- хаалгыг асаах замаар тэдгээрийн ажиллах горимыг хэзээ ч хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлээр сонгохгүй VGSтаслах хүчдэлд ойрхон байсан V GS(унтраах)эсвэл тэг хүртэл. Тиймээс шилжүүлгийн шинж чанарыг тайлбарлах шаардлагагүй болно (1) -аас бүхэл бүтэн уртын дагуу I D = 0өмнө I D = I DSS, -аас тодорхой ажлын талбайн хувьд үүнийг хийхэд хангалттай I D1 =I D (V GS1)өмнө I D2 =I D (V GS2). Үүний тулд дараах асуудлыг шийдье.

Ус зайлуулах гүйдлийн утгыг хэмжилтээр олж авна уу Би D1Тэгээд Би D2бие биенээсээ зайтай байгаа хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлийн хоёр утгын хувьд тус тус VGS1Тэгээд VGS2:

Тэгшитгэлийн системийг шийдсэн (9) Анхны ус зайлуулах гүйдэл ба таслах хүчдэлийн утгуудын хувьд бид бодит дамжуулалтын шинж чанарт илүү нийцсэн томъёоны параметрүүдийг авах болно. (1) .

Эхлээд утгыг тодорхойлъё. Үүнийг хийхийн тулд бид хоёр дахь тэгшитгэлийг эхнийхээр нь хувааж, үүнийг багасгаж, нэг үл мэдэгдэх нэг тэгшитгэлийг олж, бид үүнийг шийднэ.

Тиймээс томъёоны хувьд таслах хүчдэлийн хүссэн утга (1) илэрхийллээр тодорхойлогдоно:

Мөн анхны ус зайлуулах гүйдлийн харгалзах утгыг томъёогоор олж авсан утгыг орлуулах замаар тооцоолно (10) таслах хүчдэлийн утгыг томъёогоор олж авсан дараах илэрхийлэлд оруулна (1) :

Туршилтын өгөгдөл

Томъёогоор тооцоолсон (10) Тэгээд (11) томьёонд орлуулсны дараа таслах хүчдэл ба анхны урсах гүйдлийн утгууд (1) Энэ томьёоны бодит талбарт транзисторын дамжуулалтын шинж чанарт илүү нарийвчлалтай тохирч өгөх ёстой. Үүнийг шалгахын тулд дөрвөн төрлийн арван хоёр хээрийн транзисторын параметрийн хяналтын хэмжилтийг хийсэн - төрөл бүрийн гурван транзистор.

Транзистор бүрийн хэмжилтийн дараалал дараах байдалтай байна. Нэгдүгээрт, эхний ус зайлуулах гүйдлийг хэмжсэн Би DSSба таслах хүчдэл V GS(унтраах)талбайн эффект транзистор. Дараа нь хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлийг хэмжсэн VGS1Тэгээд VGS2ус зайлуулах гүйдлийн харгалзах хоёр утгын хувьд Би D1Тэгээд Би D2, тэг утгаас бага зэрэг хол байна V GS =V GS(унтраах)болон анхны урсах гүйдэл Би DSS. Орлуулах VGS1, VGS2, Би D1Тэгээд Би D2томъёо болгон (10) Тэгээд (11) шаардлагатай утгыг өгсөн ба . Талбайн эффектийн транзисторын хос параметрүүдийг харьцуулж үзэхийн тулд - Би DSSТэгээд V GS(унтраах)эсвэл ба , - томъёонд орлуулсны дараа (1) Энэ томьёоны бодит талбарт транзисторын дамжуулах шинж чанарт илүү нарийвчлалтай нийцэж байгаа тул хээрийн нөлөөллийн транзисторын гүйдэл нь түүний анхны урсах гүйдлийн хэмжсэн утгын хагастай тэнцүү байна. Би DSS, өөрөөр хэлбэл, транзисторын дамжуулах шинж чанарын дунд хаа нэгтээ, дараа нь энэ гүйдэлд тохирох хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлийг хэмжинэ. Ийм аргаар олж авсан үнэ цэнэ Би D0Тэгээд VGS0нь хээрийн транзисторын дамжуулах шинж чанар дээр дур мэдэн сонгосон ажлын цэгийн координатууд юм. Одоо зөвхөн утгыг орлуулах л үлдлээ VGS0томъёонд оруулна (1) эхлээд хэд хэдэн параметртэй Би DSSТэгээд V GS(унтраах), дараа нь ба -тай хамт тооцоолсон ус зайлуулах гүйдлийн утгыг хэмжсэнтэй харьцуулна уу Би D0.

Арван хоёр талбарт транзисторын параметрийн хэмжилтийн үр дүнг доорх хүснэгтэд үзүүлэв.

№	Транзистор	Статик параметрийн хэмжсэн утгууд		Томъёоны дагуу статик параметрийн утгууд (10) Тэгээд (11)		VGS0, IN	би D0, мА	Одоогийн утгыг хас Би Д, томъёогоор тооцоолно (1) параметрүүдтэй Би DSSТэгээд V GS(унтраах)		Одоогийн утгыг хас Би, томъёогоор тооцоолно (1) параметрүүдтэй I'DSSТэгээд V' GS(унтраах)
		Би DSS, мА	V GS(унтраах), IN	I'DSS, мА	V' GS(унтраах), IN			Би Д, мА	Алдаа, %	Би мА	Алдаа, %
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

Өнгөөр ​​тодруулсан алдааны утгууд нь өөрсдөө ярьдаг. Хэрэв бид зурагт үзүүлсэнтэй төстэй дамжуулах шинж чанарын графикуудыг харьцуулж үзвэл Зураг 2, дараа нь (;) утгуудаас босгосон шугам нь (;) цэг рүү илүү ойртох болно. VGS0; Би D0) таслах хүчдэл ба анхны урсах гүйдлийн хэмжсэн утгуудаас ( V GS(унтраах); Би DSS).

Хэрэв оноо авсан бол үр дүн нь илүү үнэн зөв байх болно ( VGS1; Би D1) ба ( VGS2; Би D2) бодит хэлхээнд ажиллах талбарт транзисторын дамжуулах шинж чанарын нарийн сегментийн хил хязгаарыг авна. Үүнийг онцгой анхаарах хэрэгтэй энэ аргаТалбайн нөлөөллийн транзисторын статик параметрүүдийг тодорхойлох нь анхны ус зайлуулах гүйдэл ихтэй транзисторуудад зайлшгүй шаардлагатай, жишээлбэл ийм J310.

©Задорожный Сергей Михайлович, 2012, Киев

Уран зохиол:

1. Бочаров Л.Н., " Талбайн эффектийн транзисторууд"; Москва, "Радио ба харилцаа холбоо" хэвлэлийн газар, 1984;
2. Титзе У., Шенк К., "Хагас дамжуулагч хэлхээний технологи"; Герман хэлнээс орчуулга; Москва, "Мир" хэвлэлийн газар, 1982 он.

Та энэ нэрийг хэр олон удаа сонссон бэ? MOS, MOSFET, MOS, талбайн эффект транзистор, MOS транзистор, тусгаарлагдсан хаалга транзистор? Тийм ээ, тийм ... эдгээр нь бүгд ижил утгатай бөгөөд тэдгээр нь нэг радио элементийг хэлдэг.

Ийм радио элементийн бүтэн нэр англи хэл дээрх шиг сонсогдож байна Мболон бусад О xide Сцахилгаан дамжуулагч Фталбар Энөлөө Ттранзисторууд (MOSFET) нь шууд орчуулгад Металл ислийн хагас дамжуулагч талбарт нөлөөлөх транзистор шиг сонсогддог. Үүнийг манай хүчирхэг орос хэл рүү хөрвүүлбэл нэг иймэрхүү бүтэцтэй талбайн эффект транзистор Металл исэл Хагас дамжуулагчэсвэл зүгээр л MOSFET;-). Яагаад MOSFET гэж нэрлэдэг вэ? MOS транзисторТэгээд ? Энэ юутай холбоотой вэ? Та эдгээр болон бусад зүйлийн талаар манай нийтлэлээс мэдэх болно. Өөр таб руу бүү сэл! ;-)

MOSFET-ийн төрлүүд

MOS транзисторын гэр бүлд үндсэндээ 4 төрөл байдаг.

1) Өдөөгдсөн суваг бүхий N-суваг

2) Өдөөгдсөн суваг бүхий P-суваг

3) Суурилуулсан суваг бүхий N-суваг

4) Баригдсан суваг бүхий P-суваг

Та анзаарсан байх, цорын ганц ялгаа нь сувгийн өөрийнх нь зориулалт юм. Өдөөгдсөн сувгийн хувьд тасархай шугамаар, нэгдсэн сувагтай бол хатуу шугамаар тэмдэглэгдсэн байдаг.

IN орчин үеийн ертөнцСуурилуулсан суваг бүхий MOSFET-ийг бага, бага ашигладаг тул нийтлэлдээ бид тэдгээрийг хөндөхгүй, харин зөвхөн өдөөгдсөн суваг бүхий N ба P - сувгийн транзисторуудыг авч үзэх болно.

"MOP" гэдэг нэр хаанаас гаралтай вэ?

Хамгийн түгээмэл N-сувгийн MOS транзистор бүхий индукцлагдсан суваг бүхий MOS транзисторуудын тухай цуврал нийтлэлээ эхэлцгээе. Яв!

Хэрэв та нимгэн, нимгэн хутга аваад MOS транзисторыг уртаар нь зүсвэл энэ зургийг харах болно.

Таны ширээн дээрх хоолны өнцгөөс харахад MOSFET нь сэндвич шиг харагдаж байна. P хэлбэрийн хагас дамжуулагч нь зузаан талх, диэлектрик нь нимгэн хиам, дээрээс нь бид металлын өөр давхарга тавьдаг - нимгэн зүсмэл бяслаг. Тэгээд бид энэ сэндвичийг авдаг:

Дээрээс доош транзисторын бүтэц ямар байх вэ? Бяслаг бол металл, хиам бол диэлектрик, талх бол хагас дамжуулагч юм. Тиймээс бид металл-диэлектрик-хагас дамжуулагчийг авдаг. Хэрэв та нэр бүрийн эхний үсгийг авбал та MDP-г авна - Мметалл- Дболон цахилгаанчин- Пхагас дамжуулагч, тийм үү? Энэ нь ийм транзисторыг эхний үсгээр нь MOS транзистор гэж нэрлэж болно гэсэн үг юм ;-). Цахиурын ислийн маш нимгэн давхаргыг (SiO 2) диэлектрик болгон ашигладаг тул бид үүнийг бараг шил гэж хэлж болно, дараа нь "диэлектрик" нэрийн оронд тэд "оксид, исэл" гэсэн нэрийг авсан. Мметалл- ТУХАЙвазелин- ПХагас дамжуулагч, товчилсон нэрээр MOS. За одоо бүх зүйл байрандаа орлоо ;-)

MOSFET транзисторын бүтэц

Манай MOSFET-ийн бүтцийг дахин харцгаая.

Бидэнд Р-дамжуулагч хагас дамжуулагч материалын "тоосго" бий. Таны санаж байгаагаар P хэлбэрийн хагас дамжуулагчийн гол тээвэрлэгчид нь нүхнүүд байдаг тул тэдгээрийн концентраци нь тийм ч их байдаг энэ материалэлектроноос хамаагүй илүү. Гэхдээ P-хагас дамжуулагчд электронууд бас байдаг. Таны санаж байгаагаар P-хагас дамжуулагч дахь электронууд байдаг жижиг хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлмөн тэдгээрийн концентраци нь нүхтэй харьцуулахад маш бага байдаг. P-хагас дамжуулагчийн "тоосго" гэж нэрлэдэг Субстрат. Энэ нь MOS транзисторын үндэс суурь юм, учир нь үүн дээр бусад давхаргууд үүсдэг. Ижил нэртэй зүү нь субстратаас гарч ирдэг.

Бусад давхарга нь N+ төрлийн материал, диэлектрик, металл юм. Яагаад зөвхөн N биш харин N+ гэж? Баримт нь энэ материалд их хэмжээний допинг агуулагддаг, өөрөөр хэлбэл энэ хагас дамжуулагч дахь электронуудын концентраци маш өндөр байдаг. Ирмэг дээр байрлах N+ төрлийн хагас дамжуулагчаас эх үүсвэр ба ус зайлуулах гэсэн хоёр терминал байдаг.

Эх үүсвэр ба ус зайлуулах хоолойн хооронд диэлектрикээр дамждаг металл хавтан байдаг бөгөөд үүнээс гаралт гардаг бөгөөд үүнийг Хаалга гэж нэрлэдэг. Хаалга болон бусад терминалуудын хооронд цахилгаан холболт байхгүй. Хаалга нь ерөнхийдөө транзисторын бүх терминалуудаас тусгаарлагдсан байдаг тул MOSFET гэж нэрлэдэг. тусгаарлагдсан хаалганы транзистор.

MOSFET субстрат

Тэгэхээр дээрх зургийг харахад хэлхээн дэх MOSFET нь 4 терминалтай (Эх сурвалж, Дренаж, Хаалга, Субстрат) байгааг харж байна, гэхдээ бодит байдал дээр ердөө 3 байна. Ямар хошигнол вэ? Гол нь субстрат нь ихэвчлэн Эх сурвалжтай холбогдсон байдаг. Заримдаа энэ нь хөгжлийн үе шатанд транзистор өөрөө хийгдсэн байдаг. Эх үүсвэрийг субстраттай холбосны үр дүнд бид ус зайлуулах суваг ба эх үүсвэрийн хооронд диод үүсгэдэг бөгөөд энэ нь заримдаа диаграммд заагаагүй боловч үргэлж байдаг.

Тиймээс MOS транзисторыг хэлхээнд холбохдоо зүүг ажиглах шаардлагатай.

MOSFET транзисторын ажиллах зарчим

Энд бүх зүйл өмнөх шигээ байна. Эх үүсвэр нь үндсэн цэнэгийн тээвэрлэгчдийн замаа эхлүүлдэг гаралт, Drain нь урсдаг гаралт, Хаалга нь гол тээвэрлэгчдийн урсгалыг удирддаг гаралт юм.

Хөшиг хаана ч холбогдоогүй байна гэж бодъё. Source-Drain-ээр дамжуулан электронуудын хөдөлгөөнийг зохион байгуулахын тулд бидэнд Бат тэжээлийн эх үүсвэр хэрэгтэй.

Хэрэв бид транзисторыг диодын үүднээс авч үзвэл зураг зурахдаа эквивалент хэлхээг зурж болно. Энэ нь дараах байдлаар харагдах болно.

Хаана

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

Таны харж байгаагаар диод VD2 урвуу байна, тиймээс цахилгаанэнэ нь хаашаа ч урсахгүй.

Тиймээс, энэ схемд

цахилгаан гүйдлийн хөдөлгөөн үүсэхгүй.

ГЭХДЭЭ…

MOSFET дахь сувгийн индукц

Хэрэв та хаалган дээр тодорхой хүчдэл хэрэглэвэл субстрат дээр ид шидийн хувиргалт эхэлдэг. Энэ нь эхэлдэг өдөөгдсөн суваг.

Индукц, индукц - энэ нь шууд утгаараа "удирдамж", "нөлөө" гэсэн утгатай. Энэ нэр томъёо нь сэтгэл хөдөлгөм субьект (индуктор) байгаа боловч шууд холбоогүй (жишээлбэл, цахилгаан талбараар) объектын зарим өмч, үйл ажиллагааг өдөөхийг хэлнэ. Сүүлийн илэрхийлэл нь бидний хувьд "цахилгаан талбараар" гэсэн гүн утгатай.

Өөр өөр шинж тэмдгийн цэнэгүүд хэрхэн ажилладагийг санах нь бидэнд хор хөнөөл учруулахгүй. Физикийн сүүлийн ширээний ард тэнгисийн цэргийн тулалдаанд оролцоогүй, ангийнхан руугаа бал үзэгний их биеээр цаасан бөмбөлөг нулимж үзээгүй хүмүүс цэнэг шиг няцаах ба цэнэгээс ялгаатай нь дараахь зүйлийг татдаг гэдгийг санах байх.

Энэ зарчмыг үндэслэн 20-р зууны эхээр эрдэмтэд энэ бүхнийг хаана хэрэглэж болохыг олж мэдээд радио элементийг бүтээсэн. Эх сурвалжтай харьцуулахад Хаалга руу эерэг хүчдэл өгөхөд хангалттай бөгөөд хаалганы доор цахилгаан орон шууд үүсдэг. Нэгэнт бид Хаалга руу эерэг хүчдэл өгдөг тул энэ нь эерэгээр цэнэглэгдэнэ гэсэн үг, тийм үү?

Манай диэлектрик давхарга нь маш нимгэн тул цахилгаан орон нь электроноос илүү олон нүхтэй субстратад нөлөөлнө. Хаалга нь эерэг потенциалтай, нүхнүүд нь эерэг цэнэгтэй байдаг тул цэнэгүүд нь няцаах, харин ялгаатай нь татдаг. Эх сурвалж болон Ус зайлуулах хоёрын хооронд тэжээлийн эх үүсвэр байхгүй бол зураг одоогоор иймэрхүү харагдах болно.

Цоорхойнууд нь хаалганаас зугтаж, субстратын гаралт руу ойртдог, учир нь цэнэгүүд шиг няцаагдаж, электронууд эсрэгээрээ хаалганы металл хавтан руу орохыг оролддог боловч диэлектрикийн нөлөөгөөр саад болдог. тэднийг Хаалгатай дахин нэгдэж, потенциалыг тэг болгохоос сэргийлдэг. Иймээс электронууд диэлектрик давхаргын ойролцоо зүгээр л Бабелийн пандемони үүсгэхээс өөр аргагүй юм.

Үүний үр дүнд зураг дараах байдлаар харагдах болно.

Та үүнийг харж байсан? Эх сурвалж болон Дренаж нь электронуудын нимгэн сувгаар холбогддог! Транзисторын хаалганаас үүссэн цахилгаан талбайн улмаас ийм суваг үүссэн гэж ярьдаг.

Энэ суваг нь N+ хагас дамжуулагчаар хийгдсэн эх үүсвэр ба ус зайлуулах сувгийг холбодог тул бид N-сувагтай болно. Ийм транзисторыг аль хэдийн дуудах болно N суваг MOSFET. Хэрэв та дамжуулагч ба диэлектрик нийтлэлийг уншсан бол дамжуулагч дотор маш олон чөлөөт электронууд байдаг гэдгийг санаж байгаа байх. Ус зайлуулах ба эх үүсвэрийг олон тооны электронуудын гүүрээр холбосон тул энэ суваг нь цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч болсон. Энгийнээр хэлбэл, Эх үүсвэр ба Ус зайлуулах хоолойн хооронд цахилгаан гүйдэл урсах боломжтой "утас" үүссэн.

Хэрэв бид индукцлагдсан сувгаар ус зайлуулах хоолой ба эх үүсвэрийн хооронд хүчдэл өгөх юм бол энэ зургийг харж болно.

Таны харж байгаагаар хэлхээ хаагдаж, цахилгаан гүйдэл хэлхээнд чимээгүйхэн урсаж эхэлдэг.

Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм! Цахилгаан орон хүчтэй байх тусам электронуудын концентраци их байх тусам суваг зузаан болно. Талбайг хэрхэн хүчирхэг болгох вэ? Хаалга руу илүү их хүчдэл өгөхөд л хангалттай;-) Бат2-г ашиглан Хаалга руу илүү их хүчдэл өгснөөр бид сувгийн зузаан, улмаар дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлдэг! Эсвэл энгийн үгээр, Бид хаалганы хүчдэлээр "тоглох" замаар сувгийн эсэргүүцлийг өөрчилж болно;-) Энэ нь илүү гайхалтай байж чадахгүй!

P-сувгийн MOSFET-ийн ажиллагаа

Манай нийтлэлд бид өдөөгдсөн суваг бүхий N-сувгийн MOSFET-д дүн шинжилгээ хийсэн. Мөн өдөөгдсөн суваг бүхий P-суваг MOSFET байдаг. P-суваг нь N-сувагтай яг адилхан ажилладаг боловч бүх ялгаа нь гол тээвэрлэгч нь нүх байх болно. Энэ тохиолдолд бид N сувгийн транзистороос ялгаатай нь хэлхээний бүх хүчдэлийг урвуу болгон өөрчилдөг.

Би YouTube дээр MOSFET-ийн ажиллагааг тайлбарласан маш сайн видеог оллоо. Санал болгож буй үзэх (зар сурталчилгаа биш):

Энэ төрлийн транзисторуудад хаалгыг хагас дамжуулагчаас диэлектрик давхаргаар тусгаарладаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн цахиурын төхөөрөмжүүдэд цахиурын давхар исэл болгон ашиглагддаг. Эдгээр транзисторуудыг MOS (металл-оксид-хагас дамжуулагч) ба MIS (металл-диэлектрик-хагас дамжуулагч) гэж товчилдог. Англи хэл дээрх уран зохиолд тэдгээрийг ихэвчлэн MOSFET эсвэл MISFET (Metal-Oxide (Insulator) -Semiconductor FET) товчилдог.

Хариуд нь MOS транзисторыг хоёр төрөлд хуваадаг.

гэж нэрлэгддэг зүйлд суурилуулсан (өөрийн) суваг бүхий транзисторууд (хөхөх хэлбэрийн транзистор)мөн хаалгыг тэжээхээс өмнө эх үүсвэр ба ус зайлуулах хоолойг холбосон суваг байдаг.

гэж нэрлэгддэг зүйлд өдөөгдсөн суваг бүхий транзистор (баяжуулсан транзистор)дээрх суваг байхгүй байна.

MOS транзисторууд нь маш өндөр оролтын эсэргүүцэлээр тодорхойлогддог. Ийм транзистортой ажиллахдаа статик цахилгаанаас хамгаалах тусгай арга хэмжээ авах шаардлагатай. Жишээлбэл, гагнах үед бүх утаснууд нь богино холболттой байх ёстой.

Баригдсан суваг бүхий MOS транзистор.

Суваг нь p ба n төрлийн дамжуулалттай байж болно. Тодорхой болгохын тулд p төрлийн суваг бүхий транзисторыг авч үзье. Транзисторын бүтцийн бүдүүвч дүрслэлийг (Зураг 1.97), транзисторын ердийн график тэмдэглэгээг p төрлийн сувагтай (Зураг 1.98, а) ба n төрлийн сувагтай (Зураг 1.98, б) өгье. ). Сум нь ердийнх шиг p давхаргаас n давхарга хүртэлх чиглэлийг заана.

Асуудалтай транзистор (1.97-р зургийг үз) хомсдол ба баяжуулах гэсэн хоёр горимд ажиллах боломжтой.

Хямралын горим нь эерэг хэт авиантай тохирч байна. Энэ нь нэмэгдэхийн хэрээр суваг дахь нүхний концентраци буурдаг (хаалганы боломж нь эх үүсвэрээс их байдаг тул) энэ нь ус зайлуулах гүйдэл буурахад хүргэдэг.

Транзисторын холболтын бүдүүвчийг үзүүлье (Зураг 1.99).

Ус зайлуулах суваг нь зөвхөн хэт авиан төдийгүй субстрат болон хэт авианы эх үүсвэрийн хооронд нөлөөлдөг. Гэсэн хэдий ч оролтын гүйдэл нь хамаагүй бага байдаг тул хаалганы хяналтыг үргэлж илүүд үздэг. Үүнээс гадна субстрат дээр байгаа нь эгц байдлыг бууруулдаг.

Субстрат нь эх үүсвэр, ус зайлуулах суваг, сувагтай p-n уулзвар үүсгэдэг. Транзисторыг ашиглахдаа уулзварыг урагшлуулахгүй байхыг анхаарах хэрэгтэй. Практикт субстрат нь эх үүсвэртэй (диаграммд үзүүлсэн шиг) эсвэл эх үүсвэрийн потенциалаас их потенциалтай хэлхээний цэгтэй холбогддог (дээрх хэлхээний ус зайлуулах боломж нь эх үүсвэрийн потенциалаас бага).

KP201L төрлийн (зураг 1.100) MOS транзисторын гаралтын шинж чанарыг (зураг 1.101) дүрсэлж үзье.

Өдөөгдсөн (индукцлагдсан) суваг бүхий MOS транзистор.

Суваг нь p ба n төрлийн дамжуулалттай байж болно. Тодорхой болгохын тулд p төрлийн суваг бүхий транзисторыг авч үзье. Транзисторын бүтцийн бүдүүвч дүрслэлийг (Зураг 1.102), индукцлагдсан p төрлийн суваг (Зураг 1.103, а) ба n төрлийн суваг (Зураг 1.103) бүхий транзисторын ердийн график тэмдэглэгээг өгье. б).

Тэг хүчдэлийн үед uzi суваг байхгүй (Зураг 1.102), ус зайлуулах суваг тэг байна. Транзистор нь зөвхөн баяжуулах горимд ажиллах боломжтой бөгөөд энэ нь сөрөг хэт авиантай тохирч байна. Энэ тохиолдолд ufrom > 0. Босгооос ufrom>u тэгш бус байдал хангагдсан бол босгоны u нь босго хүчдэл гэж нэрлэгддэг бол эх үүсвэр ба drain-ийн хооронд р хэлбэрийн суваг гарч ирэх бөгөөд гүйдэл урсаж болно.

Хаалганы доорх нүхний концентраци нэмэгдэж, электроны концентраци буурч, нүхний концентраци электроны концентрациас их байх тул p хэлбэрийн суваг үүсдэг.

Дамжуулагчийн төрлийг өөрчлөх тухай тайлбарласан үзэгдлийг дамжуулагчийн төрлийн урвуу гэж нэрлэдэг бөгөөд түүний үүсэх хагас дамжуулагч давхаргыг (мөн суваг нь) урвуу (урвуу) гэж нэрлэдэг. Шууд урвуу давхаргын доор хөдөлгөөнт цэнэг зөөгчийг шавхсан давхарга үүсдэг. Урвуу давхарга нь шавхагдсан давхаргаас хамаагүй нимгэн (урвуу давхаргын зузаан нь 1 × 10 – 9 ... 5 × 10 – 9 м, шавхагдсан давхаргын зузаан нь 10 ба түүнээс дээш дахин их).

KP301B индукцлагдсан p-суваг бүхий MOS транзисторын транзисторыг солих хэлхээ (Зураг 1.104), гаралтын шинж чанар (Зураг 1.105) ба ус зайлуулах шинж чанарыг (Зураг 1.106) дүрсэлцгээе.

Micro-Cap II програм хангамжийн багц нь ижил зүйлийг ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй математик загвар(гэхдээ мэдээжийн хэрэг өөр өөр параметртэй).