Quvvat invertorlari va boshqalar elektron qurilmalar, kamdan-kam hollarda bugungi kunda kuchli MOSFETlardan foydalanmasdan (dala effekti) yoki. Bu payvandlash invertorlari kabi yuqori chastotali konvertorlarga ham, diagrammalari Internetda to'la bo'lgan turli xil uy qurilishi loyihalariga ham tegishli.

Hozirgi vaqtda ishlab chiqarilgan quvvat yarimo'tkazgichlarining parametrlari 1000 voltgacha bo'lgan kuchlanishlarda o'nlab va yuzlab amper oqimlarini almashtirish imkonini beradi. Zamonaviy elektronika bozorida ushbu komponentlarni tanlash juda keng va kerakli parametrlarga ega dala effektli tranzistorni tanlash bugungi kunda hech qanday muammo emas, chunki har bir o'zini hurmat qiladigan ishlab chiqaruvchi qo'llab-quvvatlaydi. maxsus model Dala effektli tranzistorli texnik hujjatlarni har doim ham ishlab chiqaruvchining rasmiy veb-saytida, ham rasmiy dilerlardan topish mumkin.

Ushbu quvvat komponentlaridan foydalangan holda qurilmani loyihalashni boshlashdan oldin, siz doimo nima bilan shug'ullanayotganingizni aniq bilishingiz kerak, ayniqsa, ma'lum bir dala effektli tranzistorni tanlashda. Shu maqsadda ular ma'lumotlar varaqlariga murojaat qilishadi.Ma'lumotlar varaqasi elektron komponentlar ishlab chiqaruvchisining rasmiy hujjati bo'lib, unda mahsulot tavsifi, parametrlari, xususiyatlari, standart sxemalar va hokazo.

Keling, ishlab chiqaruvchi ma'lumotlar varag'ida qanday parametrlarni ko'rsatayotganini, ular nimani anglatishini va nima uchun kerakligini ko'rib chiqaylik. Keling, IRFP460LC dala effektli tranzistor uchun ma'lumotlar jadvali misolini ko'rib chiqaylik. Bu HEXFET texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqarilgan juda mashhur quvvat tranzistoridir.

HEXFET bir kristalda minglab parallel ulangan olti burchakli MOS tranzistorli xujayralari tashkil etilgan kristalli strukturani nazarda tutadi. Ushbu yechim Rds(on) ochiq kanal qarshiligini sezilarli darajada kamaytirishga imkon berdi va yuqori oqimlarni almashtirish imkonini berdi. Biroq, keling, to'g'ridan-to'g'ri IRFP460LC ma'lumotlar jadvalida ko'rsatilgan parametrlarni ko'rib chiqishga o'taylik.

Sm.

Hujjatning eng boshida tranzistorning sxematik tasviri berilgan, uning elektrodlarining belgilari berilgan: G-eshik (eshik), D-drenaj (drenaj), S-manba (manba), shuningdek uning asosiy parametrlari va o'ziga xos sifatlari sanab o'tilgan. Bunday holda, biz ushbu N-kanalli dala effektli tranzistor 500 V maksimal kuchlanish uchun mo'ljallanganligini ko'ramiz, uning ochiq kanal qarshiligi 0,27 Ohm, maksimal oqim esa 20 A. Kamaytirilgan eshik zaryadi ushbu komponentning bo'lishiga imkon beradi. kommutatsiyani boshqarish uchun arzon energiya bilan yuqori chastotali davrlarda qo'llaniladi. Quyida turli xil rejimlarda turli parametrlarning ruxsat etilgan maksimal qiymatlari jadvali (1-rasm) keltirilgan.

Id @ Tc = 25°C; Uzluksiz drenaj oqimi Vgs @ 10V - maksimal uzluksiz drenaj oqimi, 25 ° C dala-ta'sirli tranzistor tanasi haroratida, 20 A. 10 V eshik manbai kuchlanishida.

Id @ Tc = 100°C; Uzluksiz drenaj oqimi Vgs @ 10V - maksimal uzluksiz drenaj oqimi, 100 ° C dala-ta'sirli tranzistor tanasi haroratida, 12 A. 10 V ga teng manba kuchlanishida.

Idm @ Tc = 25°C; Impulsli drenaj oqimi - maksimal impulsli, qisqa muddatli drenaj oqimi, 25 ° C dala effektli tranzistor tanasi haroratida, 80 A. Qabul qilinadigan ulanish haroratini saqlab turish sharti bilan. 11-rasmda tegishli munosabatlarning tushuntirishlari keltirilgan.

Pd @ Tc = 25 ° C quvvat sarfi - tranzistor tanasi tomonidan 25 ° C tana haroratida tarqaladigan maksimal quvvat 280 Vt.

Chiziqli pasaytirish omili - korpus haroratining har 1 ° C oshishi uchun quvvat sarfi yana 2,2 Vt ga oshadi.

Vgs Gate-to-Source Voltage - maksimal eshikdan manba kuchlanishi +30 V dan yuqori yoki -30 V dan past bo'lmasligi kerak.

Eas Single Pulse Avalanche Energy - drenajdagi bitta impulsning maksimal energiyasi 960 mJ. 12-rasmda tushuntirish berilgan (12-rasm).

Iar ko'chki oqimi - maksimal uzilishli oqim 20 A ni tashkil qiladi.

Ear Repetitive Avalanche Energy - drenajdagi takroriy impulslarning maksimal energiyasi 28 mJ dan oshmasligi kerak (har bir zarba uchun).

dv/dt Peak Diode Recovery dv/dt - eng yuqori tezlik Drenajdagi kuchlanishning ko'tarilishi 3,5 V / ns ni tashkil qiladi.

Tj, Tstg Ishlash birlashmasi va saqlash harorati oralig'i - xavfsiz harorat oralig'i -55 ° C dan + 150 ° C gacha.

Lehimlash harorati, 10 soniya davomida - lehimlash uchun ruxsat etilgan maksimal harorat 300 ° S va tanadan kamida 1,6 mm masofada.

O'rnatish momenti, 6-32 yoki M3 vint - korpusni mahkamlashda maksimal moment 1,1 Nm dan oshmasligi kerak.

Rjc Junction-to-Case (chip-to-box) 0,45 °C/Vt.

Rcs korpusdan lavaboga, tekis, moylangan sirt (radiator qutisi) 0,24 °C/Vt.

Rja Junction-to-Ambient (kristaldan atrof-muhitga) radiator va tashqi sharoitga bog'liq.

Quyidagi jadvalda barcha kerakli ma'lumotlar mavjud elektr xususiyatlari 25 ° C kristall haroratida dala effektli tranzistor (3-rasmga qarang).

V(br)dss Drenajdan manbaga uzilish kuchlanishi - buzilish sodir bo'ladigan drenajdan manbaga kuchlanish 500 V.

DV(br)dss/DTj Buzilish kuchlanishi Temp.Koeffitsient - harorat koeffitsienti, buzilish kuchlanishi, bu holda 0,59 V/°C.

Rds(on) Static Drain-to-Source On-Resistance - 25 ° C haroratda ochiq kanalning drenaj manbasiga qarshiligi, bu holda, 0,27 Ohm. Bu haroratga bog'liq, ammo keyinroq.

Vgs(th) Gate Threshold Voltage - tranzistorni yoqish uchun chegara kuchlanishi. Eshik manbai kuchlanishi kamroq bo'lsa (bu holda 2 - 4 V), u holda tranzistor yopiq qoladi.

gfs To'g'ridan-to'g'ri o'tkazuvchanlik - uzatish xarakteristikasining qiyaligi drenaj oqimining o'zgarishining eshik kuchlanishining o'zgarishiga nisbatiga teng. Bu holda, 50 V drenaj manbai kuchlanishida va 20 A drenaj oqimida o'lchanadi. Amper / Volt yoki Siemens bilan o'lchanadi.

Idss Dren-to-Source Leakage Current - drenaj qochqin oqimi, bu drenajdan manbaga kuchlanish va haroratga bog'liq. Mikroamperlarda o'lchanadi.

Igss Gate-to-Source Forward Leakage va Gate-to-Source teskari oqish - darvoza qochqin oqimi. Nanoamperlarda o'lchanadi.

Qg Total Gate Charge - tranzistorni ochish uchun eshikka berilishi kerak bo'lgan zaryad.

Qgs Gate-to-Source Charge - eshikdan manba sig'imining zaryadi.

Qgd Gate-to-Drain ("Miller") Zaryadlash - mos keladigan eshikdan drenajga zaryadlash (Miller sig'imlari)

Bunday holda, bu parametrlar 400 V drenaj manbai kuchlanishida va 20 A drenaj oqimida o'lchanadi. 6-rasmda eshik manbai kuchlanishi va kuchlanish o'rtasidagi bog'liqlik tushuntirish berilgan. to'liq zaryad darvoza Qg Total Gate Charge va 13 a va b rasmlarda ushbu o'lchovlarning diagrammasi va grafigi ko'rsatilgan.

td(on) yoqishning kechikish vaqti - tranzistorni ochish vaqti.

tr Rise Time - ochilish pulsining ko'tarilish vaqti (etakchi qirrasi).

td (off) O'chirishni kechiktirish vaqti - tranzistorni yopish vaqti.

tf Fall Time - pulsning yemirilish vaqti (tranzistor yopilishi, orqa tomon).

Bunday holda, o'lchovlar 250 V kuchlanish kuchlanishida, drenaj oqimi 20 A, eshik qarshiligi 4,3 Ohm va drenaj qarshiligi 20 Ohm bilan amalga oshirildi. Diagramma va grafiklar 10 a va b-rasmlarda ko'rsatilgan.

Ld ichki drenaj indüktansı - drenaj indüktansı.

Ls Internal Source Inductance - manba induktivligi.

Ushbu parametrlar tranzistor korpusining dizayniga bog'liq. Ular haydovchini loyihalashda muhim ahamiyatga ega, chunki ular to'g'ridan-to'g'ri kalitning vaqt parametrlari bilan bog'liq, bu ayniqsa yuqori chastotali davrlarni ishlab chiqishda to'g'ri keladi.

Crss Reverse Transfer Capacitance - darvoza-drenaj sig'imi (Miller sig'imi).

Ushbu o'lchovlar 1 MGts chastotada, 25 V bo'lgan drenaj manbai kuchlanishida amalga oshirildi. 5-rasmda ushbu parametrlarning drenaj manbai kuchlanishiga bog'liqligi ko'rsatilgan.

Quyidagi jadval (4-rasmga qarang) an'anaviy ravishda manba va drenaj o'rtasida joylashgan dala effektli tranzistorning o'rnatilgan ichki diyotining xususiyatlarini tavsiflaydi.

Uzluksiz manba oqimi (tananing diodi) - maksimal uzluksiz diod oqimi.

Ism impulsli manba oqimi (tananing diodi) - ruxsat etilgan maksimal impuls oqimi diod orqali.

Vsd Diode Forward Voltage - 25 ° C da diodda to'g'ridan-to'g'ri kuchlanishning pasayishi va eshik 0 V bo'lganida 20 A drenaj oqimi.

trr Reverse Recovery Time - diodani teskari tiklash vaqti.

Qrr Reverse Recovery Charge - diodlarni qayta tiklash zaryadi.

tonna Oldinga yoqish vaqti - diodani yoqish vaqti asosan drenaj va manba indüktanslari bilan belgilanadi.

Drenaj oqimi chegaralari 20 mks impuls davomiyligi uchun drenajdan manba kuchlanishiga va eshikdan manbaga kuchlanish funktsiyasi sifatida berilgan. Birinchi rasm 25 ° C harorat uchun, ikkinchisi 150 ° S uchun. Kanal ochilishini boshqarishga haroratning ta'siri aniq.

6-rasmda ushbu dala effektli tranzistorning uzatish xarakteristikasi grafik ko'rsatilgan. Shubhasiz, eshik manbai kuchlanishi 10 V ga qanchalik yaqin bo'lsa, tranzistor shunchalik yaxshi ochiladi. Bu erda haroratning ta'siri ham aniq ko'rinadi.

7-rasmda 20 A drenaj oqimida ochiq kanal qarshiligining haroratga bog'liqligi ko'rsatilgan. Shubhasiz, harorat oshishi bilan kanal qarshiligi ham ortadi.

9-rasmda ichki diyot bo'ylab to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish pasayishining drenaj oqimi va haroratga bog'liqligi ko'rsatilgan. 8-rasmda maydon ko'rsatilgan xavfsiz ish tranzistor ochiq holat vaqtining davomiyligiga, drenaj oqimining kattaligiga va drenaj manbai kuchlanishiga bog'liq.

11-rasmda korpus haroratiga bog'liq bo'lgan maksimal drenaj oqimi ko'rsatilgan.

Shakllar a va b o'lchov diagrammasi va eshik kuchlanishini oshirish jarayonida va eshik sig'imini nolga tushirish jarayonida tranzistor ochilishining vaqt diagrammasini ko'rsatadigan grafikni taqdim etadi.

14-rasmda maksimal ruxsat etilgan impuls energiyasining uzilgan oqim va harorat qiymatiga bog'liqligi ko'rsatilgan.

Shakllar a va b eshik zaryadi o'lchovlarining grafigi va diagrammasini ko'rsatadi.

16-rasmda tranzistorning ichki diyotidagi parametrlarni o'lchash diagrammasi va tipik o'tish davrining grafigi ko'rsatilgan.

Oxirgi rasmda IRFP460LC tranzistorining tanasi, uning o'lchamlari, terminallar orasidagi masofa, ularning raqamlanishi ko'rsatilgan: 1-eshik, 2-drenaj, 3-manba.

Shunday qilib, ma'lumotlar varag'ini o'qib chiqqandan so'ng, har bir ishlab chiquvchi loyihalashtirilgan yoki ta'mirlanayotgan quvvat konvertori uchun mos quvvat yoki yo'q, maydon effekti yoki IGBT tranzistorini, xoh u yoki boshqa quvvat impuls konvertorini tanlashi mumkin bo'ladi.

Dala effektli tranzistorning parametrlarini bilib, siz haydovchini malakali ishlab chiqishingiz, boshqaruvchini sozlashingiz, termal hisob-kitoblarni amalga oshirishingiz va keraksizlarni o'rnatmasdan mos radiatorni tanlashingiz mumkin.

Dala effektli tranzistor yarimo'tkazgichli qurilma bo'lib, unda oqim faqat bo'ylama elektr maydoni ta'sirida asosiy zaryad tashuvchilar tomonidan yaratiladi va bu oqim ko'ndalang elektr maydoni tomonidan boshqariladi, bu esa kuchlanish orqali hosil bo'ladi. nazorat elektrodi.

Bir nechta ta'riflar:

Asosiy zaryad tashuvchilari oqadigan maydon effektli tranzistorning terminali manba deb ataladi.

Dala effektli tranzistorning asosiy zaryad tashuvchilari oqadigan terminali drenaj deb ataladi.

Ko'ndalang elektr maydonini yaratadigan nazorat kuchlanishi qo'llaniladigan dala effektli tranzistorning terminali darvoza deb ataladi.

Yarimo'tkazgichning asosiy zaryad tashuvchilari harakatlanadigan bo'limi, p-n o'tish o'rtasida, maydon effektli tranzistor kanali deb ataladi.

Shuning uchun dala effektli tranzistorlar p-tipli yoki n-tipli kanal tranzistorlariga bo'linadi.

Keling, n-tipli kanalli tranzistor misolida ishlash printsipini ko'rib chiqaylik.

1) Uzi = 0; Ic1 = maksimal;

2) |Uzi| > 0; Ic2< Ic1

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

Bog'lanishlar yopilishi uchun kuchlanish har doim darvozaga qo'llaniladi. Drenaj va manba o'rtasidagi kuchlanish uzunlamasına elektr maydonini hosil qiladi, buning natijasida asosiy zaryad tashuvchilar kanal bo'ylab harakatlanib, drenaj oqimini hosil qiladi.

1) Darvozada kuchlanish bo'lmasa, pn o'tish joylari o'zlarining ichki maydoni bilan yopiladi, ularning kengligi minimal va kanal kengligi maksimal va drenaj oqimi maksimal bo'ladi.

2) Darvozadagi blokirovka kuchlanishi kuchayganda kengligi p-n o'tishlar ortadi va kanal kengligi va drenaj oqimi kamayadi.

3) Etarlicha yuqori eshik kuchlanishlarida, kengligi p-n o'tish joylari shunchalik ko'payishi mumkinki, ular birlashadi, drenaj oqimi nolga teng bo'ladi.

Drenaj oqimi nolga teng bo'lgan eshik kuchlanishiga kesish kuchlanishi deyiladi.

Xulosa: dala effektli tranzistor boshqariladigan yarimo'tkazgichli qurilmadir, chunki eshikdagi kuchlanishni o'zgartirish orqali siz drenaj oqimini kamaytirishingiz mumkin va shuning uchun dala effektli tranzistorlar bilan deyish odatiy holdir. p-n menejerlari o'tishlar faqat kanalni yo'qotish rejimida ishlaydi.

Dala effektli tranzistorning yuqori kirish qarshiligini qanday tushuntirish mumkin?

Chunki Dala effektli tranzistor elektr maydoni tomonidan boshqariladiganligi sababli, qochqin oqimi bundan mustasno, nazorat elektrodida amalda oqim yo'q. Shuning uchun, dala effektli tranzistorlar yuqori kirish qarshiligiga ega, taxminan 10 14 Ohm.

Dala effektli tranzistorning drenaj oqimini nima aniqlaydi?

U si va U z ta'minlangan kuchlanishlarga bog'liq.

Dala effektli tranzistorlarni ulash sxemalari.

Dala effektli tranzistor uchta asosiy sxemadan birida ulanishi mumkin: umumiy manba (CS), umumiy drenaj (OC) va umumiy eshik (G).

Amalda, OEga ega bo'lgan sxema ko'pincha OE bilan bipolyar tranzistorli sxemaga o'xshash ishlatiladi. Umumiy manba kaskadi juda katta oqim va quvvat kuchaytirilishini beradi. OZ bilan sxema OB bilan sxemaga o'xshaydi. U oqim kuchayishini ta'minlamaydi va shuning uchun undagi quvvatni kuchaytirish OI pallasiga qaraganda bir necha baravar kam. OZ kaskadi past kirish empedansiga ega va shuning uchun kuchaytirish texnologiyasida cheklangan amaliy foydalanishga ega.

Dala effektli tranzistor va bipolyar tranzistor o'rtasidagi farq nima?

Dala effektli tranzistorda oqim nazorati asosiy oqim bilan emas, balki qo'llaniladigan kuchlanish tomonidan yaratilgan elektr maydoni tomonidan amalga oshiriladi. Shuning uchun, qochqin oqimlari bundan mustasno, nazorat elektrodida amalda oqim yo'q.

Transistorni statik almashtirish rejimi. Dala effektli tranzistorlarning statik xarakteristikalari.

Asosiy xususiyatlarga quyidagilar kiradi:

Drenaj eshigining xarakteristikasi (a-rasm) n-tipli kanalli tranzistorlar uchun drenaj oqimining (Ic) eshik kuchlanishiga (Us) bog'liqligi.

Drenaj xarakteristikasi (b-rasm) Ic ning Us at ga bog'liqligi doimiy kuchlanish darvozada Ic = f (Usi) da Uzi = Const.

Asosiy parametrlar:

Chiqib ketish kuchlanishi.

Darvozaning qiyalik xususiyati. Eshik kuchlanishi 1 V ga o'zgarganda, drenaj oqimi qancha milliamperga o'zgarishini ko'rsatadi.

Dala effektli tranzistorning ichki qarshiligi (yoki chiqishi).

Kirish empedansi

Kuchlanish oqimining ta'sirini tushuntiring U zi Va U si .

Boshqariladigan tranzistordagi kirish kuchlanishlarining ta'siri rasmda ko'rsatilgan:

Tranzistorning uchta asosiy ish rejimi.

Har xil turdagi dala effektli tranzistorlarda va har xil tashqi kuchlanishlarda darvoza kanalga ikki xil ta'sir ko'rsatishi mumkin: birinchi holda (masalan, tegishli elektrodlardagi kuchlanishlarda boshqaruv p-n birikmasi bo'lgan dala effektli tranzistorlarda). 2-1.5-rasmga) u kanal orqali oqimning o'tishiga to'sqinlik qiladi, u orqali o'tadigan zaryad tashuvchilar sonini kamaytiradi (bu rejim deyiladi. kanalni tugatish rejimi), ikkinchi holatda (masalan, 2-1.7-rasmga muvofiq ulangan induksiyalangan kanalga ega MOS tranzistorlarida), darvoza, aksincha, kanal orqali oqim oqimini rag'batlantiradi, zaryad sonini oshiradi. oqimdagi tashuvchilar ( kanalni boyitish rejimi). Ko'pincha ular shunchaki gapirishadi zaif rejimi Va boyitish rejimi . E'tibor bering, induktsiyalangan kanalga ega MOS tranzistorlari faqat kanalni boyitish rejimida faol rejimda bo'lishi mumkin, va o'rnatilgan kanalga ega MOS tranzistorlari uchun bu boyitish rejimi va tugatish rejimi bo'lishi mumkin. Pn-birikma maydon effektli tranzistorlarida ulanish joyiga oldinga egilishni qo'llashga urinish uning ochilishiga olib keladi va eshik pallasida sezilarli oqim oqishiga olib keladi. Bu holda tranzistordagi haqiqiy jarayonlar uning dizayniga juda bog'liq, deyarli hech qachon hujjatlashtirilmaydi va oldindan aytish qiyin. Shuning uchun, boshqaruv birikmasi bilan dala effektli tranzistorlar uchun boyitish rejimi haqida gapirish qabul qilinmaydi va shunchaki ma'nosizdir.

To'yinganlik rejimi - bipolyar qurilmalarda bo'lgani kabi butun tranzistorning holatini emas, balki faqat manba va drenaj o'rtasidagi oqim o'tkazuvchi kanalning holatini tavsiflaydi. Ushbu rejim kanalning asosiy zaryad tashuvchilari bilan to'yinganligiga mos keladi. Bunday hodisa kabi to'yinganlik yarimo'tkazgichlarning eng muhim fizik xususiyatlaridan biridir. Ma'lum bo'lishicha, yarimo'tkazgich kanaliga tashqi kuchlanish qo'llanilganda, undagi oqim chiziqli ravishda ushbu kuchlanishga faqat ma'lum chegaragacha bog'liq ( to'yingan kuchlanish), va bu chegaraga yetganda, u barqarorlashadi va strukturaning buzilishigacha deyarli o'zgarmaydi. Dala effektli tranzistorlarga qo'llanilganda, bu drenaj manbai kuchlanishi ma'lum chegara darajasidan oshib ketganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimga ta'sir qilishni to'xtatadi. Agar bipolyar tranzistorlar uchun to'yinganlik rejimi kuchaytiruvchi xususiyatlarning to'liq yo'qolishini anglatgan bo'lsa, dala tranzistorlari uchun bu shunday emas. Bu erda, aksincha, kanalning to'yinganligi daromadning oshishiga va chiziqli bo'lmagan buzilishning pasayishiga olib keladi. Drenaj manbai kuchlanishi to'yinganlik darajasiga etgunga qadar, kanal orqali oqim kuchlanish ortib borishi bilan chiziqli ravishda oshadi (ya'ni, u an'anaviy rezistorda bo'lgani kabi harakat qiladi). Muallif dala effektli tranzistorning ushbu holati uchun biron bir aniq nomni bilmaydi (kanal orqali oqim oqganda, lekin kanal to'yinmagan bo'lsa), biz uni chaqiramiz. to'yinmagan kanal rejimi(u dala effektli tranzistorlardagi analog kalitlarda qo'llanilishini topadi). Dala effektli tranzistor kuchaytirgich davrlariga ulanganda kanalning to'yinganlik rejimi odatda normaldir, shuning uchun kelajakda tranzistorlarning kontaktlarning zanglashiga olib kelishini ko'rib chiqayotganda, biz bunga unchalik ahamiyat bermaymiz, bu drenaj o'rtasida kuchlanish mavjudligini nazarda tutadi. va kanalni to'yintirish uchun etarli bo'lgan tranzistorning manbai.

Transistorning asosiy ish rejimi nima bilan tavsiflanadi?

Tranzistorning asosiy ish rejimi - bu to'liq ochiq yoki to'liq yopiq bo'lishi mumkin va ideal holda komponent qisman ochiq bo'lgan oraliq holat yo'q. Statik rejimda tranzistorda chiqarilgan quvvat drenaj manbai terminallari orqali oqadigan oqim va bu terminallar o'rtasida qo'llaniladigan kuchlanish mahsulotiga teng.

Ideal holatda, tranzistor ochiq bo'lganda, ya'ni. to'yinganlik rejimida uning drenaj manbai terminallari orasidagi qarshiligi nolga intiladi. Ochiq holatda quvvatni yo'qotish nolga teng kuchlanish va ma'lum miqdordagi oqimning mahsulotidir. Shunday qilib, quvvat sarfi nolga teng.

Ideal holda, tranzistor yopilganda, ya'ni. kesish rejimida uning drenaj manbai terminallari orasidagi qarshiligi cheksizlikka intiladi. Yopiq holatda quvvatni yo'qotish ma'lum bir kuchlanish qiymati va nolga teng oqim qiymatining mahsulotidir. Shuning uchun quvvat yo'qotilishi nolga teng.

Ma'lum bo'lishicha, kommutatsiya rejimida, ideal holda, tranzistorning quvvat yo'qotilishi nolga teng.

Kuchaytirgich bosqichi nima deb ataladi?

Elektr signalining parametrlarini oshirish uchun mo'ljallangan bir nechta kuchaytirgichlarning ulanishi. Ular kuchaytirilishdan oldingi bosqichlarga va chiqish bosqichlariga bo'linadi. Birinchisi signal kuchlanish darajasini oshirish uchun mo'ljallangan va chiqish bosqichlari kerakli oqim yoki signal kuchini olish uchun mo'ljallangan.

Dala effektli tranzistorning statik parametrlariga qiziqish p-n-darvozadagi o'tish, masalan, dastlabki drenaj oqimi va o'chirish kuchlanishi, ko'pincha muhandislar va radio havaskorlari tomonidan yoki tranzistorlarni taqqoslash uchun ma'lumotnomalarda keltirilgan xususiyatlar sifatida namoyon bo'ladi. har xil turlari, yoki differentsial bosqich uchun o'xshash parametrlarga ega tranzistorlarni tanlash bilan bog'liq. Ushbu maqolada dala effektli tranzistorlar asosida sxemalarni hisoblashda statik parametrlardan foydalanish muhokama qilinadi.

Ta'riflar

Yoniq 1-rasm. bilan dala effektli tranzistorning an'anaviy grafik belgisi n-kanal va menejer p-n- darvozaga o'tish:

1-rasm

Shunga ko'ra, uning xulosalarini belgilash quyidagicha:

G(darvoza) - panjur;
S(Manba) - manba;
D(Drenaj) - drenajlash.

Dala effektli tranzistorning asosiy statik parametrlari p-n- Darvozadagi birlashma boshlang'ich drenaj oqimi va kesish kuchlanishidir. Dala effektli tranzistorning dastlabki drenaj oqimi ma'lum doimiy drenaj manbai kuchlanishida va nol eshik manbai kuchlanishida uning kanali orqali oqadigan oqim sifatida aniqlanadi. Ingliz texnik hujjatlarida bu parametr sifatida belgilangan Men DSS.

Chiqib ketish kuchlanishi eshik manbai kuchlanishining chegara qiymati bo'lib, unga erishilganda dala effektli tranzistor kanali orqali oqim endi o'zgarmaydi va amalda nolga teng bo'ladi. Shuningdek, u drenaj manbai kuchlanishining belgilangan qiymatida o'lchanadi va ingliz hujjatlarida shunday belgilanadi V GS(o'chirilgan) yoki kamroq tez-tez yoqadi V p.

Kuchaytiruvchi element sifatida dala effektli tranzistor yetarlicha yuqori drenaj manbai kuchlanishida ishlaydi VDS— tranzistorning chiqish xarakteristikalari oilasining grafigida bu kuchlanish qiymati toʻyinganlik hududida joylashgan. Bu shuni anglatadiki, dala effektli tranzistor kanali orqali oqim miqdori drenaj oqimidir I D, - asosan faqat darvoza-manba kuchlanishining kattaligiga bog'liq VGS. Dala effektli tranzistorning drenaj oqimining bu bog'liqligi I D kirish darvozasi-manba kuchlanishidan VGS tranzistorning uzatish xususiyati deb ataladigan narsani tavsiflaydi. Boshqaruvli tranzistorlar uchun p-n-o'tish odatda quyidagi ifoda bilan yaqinlashadi:

Shunday qilib, uning eshigidagi kuchlanishning o'zgarishi bilan dala effektli tranzistorning drenaj oqimi kvadratik qonunga muvofiq o'zgaradi. Ushbu bog'liqlik grafikada tasvirlangan 2-rasm diagramma:

2-rasm. Dastlabki drenaj oqimi I DSS = 9,5 mA va kesish kuchlanishi V GS(off) = -2,8 V bo'lgan kvadratik funktsiya bo'yicha drenaj oqimining I D ning darvoza manba kuchlanishiga V GS ga bog'liqligini yaqinlashtirishga misol.

Drenaj oqimining bunday o'zgarishida I D o'zgaruvchan darvoza manba kuchlanishi bilan VGS va dala effektli tranzistorning kuchaytiruvchi xususiyatlari paydo bo'ladi. Miqdoriy jihatdan, bu xususiyatlar nishab kabi parametr bilan tavsiflanadi:

Ko'rinib turibdiki, nishab qiymati dala effektli tranzistorning statik parametrlari bo'yicha ifodalangan. Men DSS Va V GS(o'chirilgan), uzatish xarakteristikasi uchun ifodani farqlash orqali olinishi mumkin (1) tomonidan dV GS:

Ya'ni, dastlabki drenaj oqimining ma'lum qiymatlari bo'lgan tranzistor uchun Men DSS va uzilish kuchlanishi V GS(o'chirilgan) ma'lum bir eshik manbai kuchlanishida VGS O'tkazish xarakteristikasining qiyaligini quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:

yoki tenglik berilganda:

berilgan drenaj oqimidagi o'tkazuvchanlikning boshqa ifodasini olamiz I D:

Ishlash nuqtasini o'rnatish

Yoniq 3-rasm dala effektli tranzistorni boshqaruvchi bilan ulashning asosiy sxemalarini ko'rsatadi p-n- darvozaga o'tish:

a) umumiy manba bilan kuchaytirish bosqichi;
b) manba izdoshi;
v) ikki terminalli tarmoq - oqim stabilizatori.

3-rasm Darvozadagi boshqaruv p-n birikmasi bilan dala effektli tranzistorni ulash uchun asosiy sxemalar.

Ushbu davrlarning barchasida kerakli drenaj oqimi qiymatini o'rnatish uchun I D manba pallasida kiritilgan rezistor sifatida xizmat qiladi R S. Dala effektli tranzistorning eshik potentsiali ushbu rezistorning pastki terminali potentsialiga teng, shuning uchun drenaj oqimi I D, darvoza-manba kuchlanishi VGS va qarshilik R S Om qonuni bilan bog'langan elementar:

Qarshilikni hisoblash R S kerakli drenaj oqimini o'rnatish uchun I D boshlang'ich drenaj oqimining ma'lum qiymatlari bo'lgan dala effektli tranzistor uchun Men DSS va uzilish kuchlanishi V GS(o'chirilgan) ko‘chirish xarakteristikasi ifodasi asosida ham olinishi mumkin (1) :

tenglikni qaerdan olamiz:

Keling, tenglikning ikkala tomonini ajratamiz (6) yoqilgan R S va ifodani hisobga olgan holda (5) , biz olamiz:

Shunga ko'ra, qarshilik qiymatining ifodasi R S quyidagi shaklni oladi:

Nazariya va amaliyot

Yuqoridagi matematik hisob-kitoblarga asoslanib, dastlabki drenaj oqimining qiymatlarini o'lchash orqali taxmin qilish mantiqan to'g'ri keladi. Men DSS va uzilish kuchlanishi V GS(o'chirilgan)— boshqaruvchi dala effektli tranzistorning asosiy statik parametrlari p-n- darvoza ustidagi o'tish - ma'lum bir ish nuqtasida tranzistorning uzatish xarakteristikasining qiyaligini aniqlashingiz yoki kerakli nishab qiymatini olish uchun tranzistorning ish nuqtasini o'rnatishingiz, boshqa elektron elementlarning parametrlarini hisoblashingiz va hokazo. Ammo amaliy natijalar ko'pincha hisoblanganlardan uzoq bo'lib chiqadi.

Nazariya va amaliyot o'rtasidagi bu nomuvofiqlik, shuningdek, dala effektli tranzistorning ishlashi mavzusidagi bir qator nufuzli nashrlarda qayd etilgan. Shunday qilib, masalan, xuddi shu paragrafda dala effektli tranzistorning uzatish xarakteristikasi ham mavjud "kvadrat bog'liqlik bilan juda aniq aniqlanadi" formula bo'yicha (1) , va amalda qurilmadan foydalanib, mos keladigan kesish kuchlanishining qiymatini o'rnatadigan ogohlantirish V GS(o'chirilgan) juda qiyin, va shuning uchun darvoza-manba kuchlanish odatda da o'lchanadi I D = 0,1 · I DSS, va keyin bu qiymatlarni formulaga almashtiring (1) , formuladan foydalanib mos keladigan kuchlanish qiymatini hisoblang:

Bundan tashqari, kesish kuchlanishining o'lchangan qiymati ham qayd etilgan V GS(o'chirilgan), bunda drenaj oqimining kattaligi I D nolga aylanadi yoki bir necha mikroamperga teng bo'ladi, "Har doim ham tenglikni qondirmaydi (1) , shuning uchun qiymatni V GS funksiyasi sifatida hisoblash va olingan to'g'ri chiziqni joriy qiymatga I D =0″ ekstrapolyatsiya qilish qulayroqdir..

Chunki biz eng ko'p gapiramiz aniq ta'rif boshqaruv bilan dala effektli tranzistorning uzatish xarakteristikasi p-n-darvozaga o'tish, keyin kesish kuchlanishining qiymati V GS(o'chirilgan) o'ziga xos tranzistor faqat ifodada parametr sifatida muhimdir (1) , bu ibora ushbu tranzistorning haqiqiy uzatish xususiyatiga eng mos keladi. Xuddi shu narsani dastlabki drenaj oqimining qiymati haqida ham aytish mumkin Men DSS. Shunday qilib, maydon effektli tranzistorning statik parametrlarini to'g'ridan-to'g'ri o'lchash amaliy ma'noga ega emasligi ma'lum bo'lishi mumkin, chunki bu parametrlar tranzistorning uzatish xarakteristikasini etarlicha aniqlik bilan tavsiflamaydi.

Amalda, nazorat qiluvchi dala effektli tranzistorlar asosida kuchaytirgich bosqichlarining sxemalarini loyihalashda p-n- darvozani yoqish orqali ularning ish rejimi hech qachon eshik-manba kuchlanishi tanlanmaydi VGS o'chirish kuchlanishiga yaqin edi V GS(o'chirilgan) yoki nolga. Shuning uchun transfer xarakteristikasini ta'riflashning hojati yo'q (1) dan butun uzunligi bo'ylab I D = 0 oldin I D = I DSS dan ma'lum bir ish maydoni uchun buni qilish kifoya I D1 =I D (V GS1) oldin I D2 =I D (V GS2). Buning uchun quyidagi masalani hal qilaylik.

Drenaj oqimining qiymatlari o'lchov orqali olinadi Men D1 Va Men D2 mos ravishda, bir-biridan oraliqda joylashgan eshik manbai kuchlanishining ikkita qiymati uchun VGS1 Va VGS2:

Tenglamalar tizimini yechish (9) Dastlabki drenaj oqimi va o'chirish kuchlanishining qiymatlariga kelsak, biz haqiqiy uzatish xususiyatiga ko'proq mos keladigan formula parametrlarini olamiz. (1) .

Birinchidan, qiymatni aniqlaymiz. Buning uchun biz ikkinchi tenglamani birinchisiga bo'lamiz, shunda u kamayadi va biz bitta noma'lum tenglamani olamiz, uni hal qilamiz:

Shunday qilib, formula uchun kesish kuchlanishining kerakli qiymati (1) ifoda bilan aniqlanadi:

Va dastlabki drenaj oqimining mos keladigan qiymati formula bo'yicha olinganlarni almashtirish orqali hisoblanadi (10) formuladan olingan quyidagi ifodaga kesish kuchlanish qiymati (1) :

Eksperimental ma'lumotlar

Formulalar bo'yicha hisoblangan (10) Va (11) formulaga almashtirilgandan so'ng kesish kuchlanishining qiymatlari va dastlabki drenaj oqimi (1) bu formulaning haqiqiy dala effektli tranzistorning uzatish xarakteristikasiga aniqroq mos kelishini berishi kerak. Buni tekshirish uchun to'rt turdagi o'n ikkita dala effektli tranzistorlar parametrlarini nazorat o'lchovlari o'tkazildi - har bir turdagi uchta tranzistor.

Har bir tranzistor uchun o'lchovlar tartibi quyidagicha edi. Birinchidan, dastlabki drenaj oqimi o'lchandi Men DSS va o'chirish kuchlanishi V GS(o'chirilgan) dala effektli tranzistor. Keyin darvoza-manba kuchlanishlari o'lchandi VGS1 Va VGS2 ikkita mos keladigan drenaj oqimi qiymati uchun Men D1 Va Men D2, da nol qiymatidan biroz uzoqda V GS =V GS (o'chirilgan) va dastlabki drenaj oqimi Men DSS. O'zgartirish VGS1, VGS2, Men D1 Va Men D2 formulalarga (10) Va (11) kerakli qiymatlarni berdi va . Dala effektli tranzistorning qaysi juftlik parametrlarini solishtirish imkoniyatiga ega bo'lish uchun - Men DSS Va V GS(o'chirilgan) yoki va , - formulaga almashtirilgandan keyin (1) ushbu formulaning haqiqiy dala effektli tranzistorning uzatish xarakteristikasiga aniqroq mos kelishini beradi, dala effektli tranzistorning drenaj oqimi uning dastlabki drenaj oqimining o'lchangan qiymatining taxminan yarmiga teng bo'ldi. Men DSS, ya'ni tranzistorning uzatish xarakteristikasining o'rtasida bir joyda, keyin bu oqimga mos keladigan eshik-manba kuchlanishini o'lchash. Shu tarzda olingan qiymatlar Men D0 Va VGS0 dala-ta'sirli tranzistorning o'zboshimchalik bilan tanlangan ish nuqtasini uning uzatish xarakteristikasi bo'yicha koordinatalari. Endi faqat qiymatni almashtirish qoladi VGS0 formulaga kiradi (1) birinchi navbatda bir nechta parametrlar bilan Men DSS Va V GS(o'chirilgan), va keyin va bilan, va ikkala hisoblangan drenaj oqimi qiymatini o'lchangan bilan solishtiring Men D0.

O'n ikkita dala effektli tranzistorlar parametrlarini o'lchash natijalari quyidagi jadvalda ko'rsatilgan.

№	Transistor	Statik parametrlarning o'lchangan qiymatlari		Formulalar bo'yicha statik parametrlarning qiymatlari (10) Va (11)		VGS0, IN	I D0, mA	Joriy qiymatni to'kib tashlang I D, formula bo'yicha hisoblanadi (1) parametrlari bilan Men DSS Va V GS(o'chirilgan)		Joriy qiymatni to'kib tashlang Men, formula bo'yicha hisoblanadi (1) parametrlari bilan I'DSS Va V' GS (o'chirilgan)
		Men DSS, mA	V GS(o'chirilgan), IN	I'DSS, mA	V' GS(o'chirilgan), IN			Men D, mA	Xato, %	Men mA	Xato, %
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

Rang bilan ta'kidlangan xato qiymatlari o'zlari uchun gapiradi. Agar biz ko'rsatilganlarga o'xshash uzatish xarakteristikasi grafiklarini solishtirsak 2-rasm, keyin (;) qiymatlaridan tuzilgan chiziq () nuqtaga ancha yaqinroq o'tadi. VGS0; Men D0) to'xtash kuchlanishining o'lchangan qiymatlari va dastlabki drenaj oqimidan ( V GS(o'chirilgan); Men DSS).

Agar ballar bo'lsa, natijalar yanada aniqroq bo'ladi ( VGS1; Men D1) va ( VGS2; Men D2) real sxemada ishlaydigan dala effektli tranzistorning uzatish xarakteristikasining torroq segmentining chegaralarini oling. Shuni alohida ta'kidlash kerak bu usul Dala effektli tranzistorlarning statik parametrlarini aniqlash katta boshlang'ich oqim oqimi bo'lgan tranzistorlar uchun ajralmas hisoblanadi, masalan, bundaylar uchun. J310.

©Zadorojniy Sergey Mixaylovich, 2012 yil, Kiev

Adabiyot:

1. Bocharov L.N., " Dala effektli tranzistorlar"; Moskva, "Radio va aloqa" nashriyoti, 1984;
2. Tietze U., Schenk K., "Yarim o'tkazgichlar sxemasi texnologiyasi"; nemis tilidan tarjima; Moskva, "Mir" nashriyoti, 1982 yil.

Ismni qanchalik tez-tez eshitgansiz MOS, MOSFET, MOS, dala effektli tranzistor, MOS tranzistori, izolyatsiyalangan eshik tranzistori? Ha, ha... bularning barchasi sinonimlar va ular bir xil radio elementga tegishli.

Bunday radio elementning to'liq nomi ingliz tiliga o'xshaydi M va boshqalar O xide S elektron o'tkazgich F maydon E ta'sir T tranzistorlar (MOSFET), ular so'zma-so'z tarjimada metall oksidi yarimo'tkazgichli maydonga ta'sir qiluvchi tranzistorga o'xshaydi. Uni qudratli rus tilimizga aylantirsangiz, shunday bo'lib chiqadi tuzilishga ega maydon effektli tranzistor Metal oksidi yarimo'tkazgich yoki oddiygina MOSFET;-). Nima uchun MOSFET ham deyiladi MOS tranzistori Va ? Bu nima bilan bog'liq? Bu va boshqa narsalar haqida bizning maqolamizdan bilib olasiz. Boshqa tabga o'tmang! ;-)

MOSFET turlari

MOS tranzistorlari oilasida asosan 4 tur mavjud:

1) Induktsiyalangan kanalli N-kanal

2) Induktsiyalangan kanalli P-kanal

3) O'rnatilgan kanalga ega N-kanal

4) O'rnatilgan kanalga ega P-kanal

Siz sezganingizdek, yagona farq kanalning o'zini belgilashda. Induktsiyalangan kanal bilan u kesilgan chiziq bilan, birlashtirilgan kanal bilan esa qattiq chiziq bilan ko'rsatiladi.

IN zamonaviy dunyo O'rnatilgan kanalga ega MOSFETlar kamroq va kamroq qo'llaniladi, shuning uchun bizning maqolalarimizda biz ularga tegmaymiz, faqat induktsiyalangan kanalga ega N va P - kanal tranzistorlarini ko'rib chiqamiz.

"MOP" nomi qayerdan kelgan?

Keling, MOS tranzistorlari haqidagi maqolalar seriyamizni induksiyalangan kanalli eng keng tarqalgan N-kanalli MOS tranzistorli boshlaylik. Bor!

Agar siz ingichka, ingichka pichoqni olib, MOS tranzistorini uzunasiga kesib olsangiz, quyidagi rasmni ko'rasiz:

Stolingizdagi taom nuqtai nazaridan qaraganda, MOSFET ko'proq sendvichga o'xshaydi. P-tipli yarimo'tkazgich - qalin non bo'lagi, dielektrik - nozik bir bo'lak kolbasa va tepada biz yana bir metall qatlamini - nozik bir bo'lak pishloqni qo'yamiz. Va biz bu sendvichni olamiz:

Yuqoridan pastgacha tranzistorning tuzilishi qanday bo'ladi? Pishloq - metall, kolbasa - dielektrik, non - yarim o'tkazgich. Shuning uchun biz metall-dielektrik-yarim o'tkazgichni olamiz. Va agar siz har bir ismning birinchi harflarini olsangiz, siz MDP olasiz - M metall- D va elektrchi - P yarimo'tkazgich, to'g'rimi? Bu shuni anglatadiki, bunday tranzistorni birinchi harflari bilan MOS tranzistori deb atash mumkin ;-). Va dielektrik sifatida juda yupqa kremniy oksidi (SiO 2) qatlami ishlatilganligi sababli, bu deyarli shisha deb aytishimiz mumkin, keyin "dielektrik" nomi o'rniga ular "oksid, oksid" nomini oldilar va bu ma'lum bo'ldi. M metall- HAQIDA jele- P Yarimo'tkazgich, MOS sifatida qisqartirilgan. Xo'sh, endi hamma narsa joyiga tushdi ;-)

MOSFET tranzistorining tuzilishi

Keling, MOSFET tuzilishini yana bir bor ko'rib chiqaylik:

Bizda P-o'tkazuvchanlik yarimo'tkazgich materialining "g'ishtlari" bor. Esingizda bo'lsa, P tipidagi yarimo'tkazgichdagi asosiy tashuvchilar teshiklardir, shuning uchun ularning kontsentratsiyasi bu material elektronlardan ancha ko'p. Ammo elektronlar P-yarimo'tkazgichda ham mavjud. Esingizda bo'lsa, P-yarimo'tkazgichdagi elektronlar kichik ommaviy axborot vositalari va ularning konsentratsiyasi teshiklarga nisbatan juda kichikdir. P-yarimo'tkazgichning "g'ishtlari" deyiladi Substratlar. Bu MOS tranzistorining asosidir, chunki unda boshqa qatlamlar yaratilgan. Substratdan xuddi shu nomdagi pin chiqadi.

Boshqa qatlamlar N + tipidagi material, dielektrik, metalldir. Nega faqat N emas, N+? Gap shundaki, bu material kuchli dopinglangan, ya'ni bu yarimo'tkazgichdagi elektronlar kontsentratsiyasi juda yuqori. Chetlarda joylashgan N+ tipidagi yarimo'tkazgichlardan ikkita terminal mavjud: Manba va Drenaj.

Manba va Drenaj o'rtasida dielektrik orqali metall plastinka mavjud bo'lib, undan chiqish mavjud va Darvoza deb ataladi. Darvoza va boshqa terminallar o'rtasida elektr aloqasi yo'q. Darvoza odatda tranzistorning barcha terminallaridan ajratilgan, shuning uchun MOSFET ham deyiladi. izolyatsiyalangan eshik tranzistori.

MOSFET substrati

Shunday qilib, yuqoridagi rasmga qarab, biz sxemadagi MOSFET ning 4 ta terminali (Manba, Drenaj, Darvoza, Substrat) borligini ko'ramiz, lekin aslida bor-yo'g'i 3 ta. Hazil nima? Gap shundaki, Substrat odatda Manbaga ulanadi. Ba'zan bu rivojlanish bosqichida tranzistorning o'zida allaqachon amalga oshiriladi. Manbaning substratga ulanganligi natijasida biz Drenaj va Manba o'rtasida diod hosil qilamiz, bu ba'zan hatto diagrammalarda ham ko'rsatilmaydi, lekin har doim mavjud:

Shuning uchun, MOS tranzistorini kontaktlarning zanglashiga ulashda pinoutni kuzatish kerak.

MOSFET tranzistorining ishlash printsipi

Bu erda hamma narsa avvalgidek. Manba - asosiy zaryad tashuvchilar o'z yo'lini boshlagan joydan chiqish, Drenaj - ular oqadigan joy va Darvoza - biz asosiy tashuvchilarning oqimini boshqaradigan chiqish.

Faraz qilaylik, Deklanşör hali hech qayerga ulanmagan. Source-Dren orqali elektronlar harakatini tartibga solish uchun bizga Bat quvvat manbai kerak:

Agar biz tranzistorimizni ular asosidagi diodlar nuqtai nazaridan ko'rib chiqsak, unda chizmamiz uchun ekvivalent sxemani chizishimiz mumkin. Bu shunday ko'rinadi:

Qayerda

I-manba, P-substrat, S-sink.

Ko'rib turganingizdek, diod VD2 teskari, shuning uchun elektr toki u hech qayerga oqmaydi.

Shunday qilib, ushbu sxemada

elektr tokining harakati kutilmaydi.

LEKIN...

MOSFETda kanal induksiyasi

Agar siz Darvozaga ma'lum bir kuchlanish qo'llasangiz, substratda sehrli o'zgarishlar boshlanadi. Bu boshlanadi induktsiyalangan kanal.

Induksiya, induktsiya - bu tom ma'noda "yo'l-yo'riq", "ta'sir" degan ma'noni anglatadi. Bu atama ob'ektdagi ba'zi xususiyat yoki faoliyatni hayajonli sub'ekt (induktor) ishtirokida, lekin to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilmasdan (masalan, elektr maydoni orqali) qo'zg'atishni anglatadi. Oxirgi ibora biz uchun chuqurroq ma'noga ega: "elektr maydoni orqali".

Bundan tashqari, turli belgilarning zaryadlari qanday harakat qilishini eslash bizga zarar keltirmaydi. Fizikadan so'nggi stolda dengiz jangini o'tkazmagan va o'z sinfdoshlariga sharikli ruchka tanasi orqali qog'oz sharlarni tupurmaganlar, ehtimol zaryadlar xuddi shunday qaytaradi va zaryadlardan farqli o'laroq tortadi:

Ushbu tamoyilga asoslanib, yigirmanchi asrning boshlarida olimlar bularning barchasini qayerda qo'llash mumkinligini aniqladilar va aqlli radio elementni yaratdilar. Ma'lum bo'lishicha, Manbaga nisbatan darvozaga ijobiy kuchlanishni qo'llash kifoya qiladi va Darvoza ostida darhol elektr maydoni paydo bo'ladi. Va biz darvozaga ijobiy kuchlanishni qo'llaganimiz sababli, u ijobiy zaryadlanadi, to'g'rimi?

Bizning dielektrik qatlamimiz juda nozik bo'lganligi sababli, elektr maydoni elektronlardan ko'ra ko'proq teshiklar mavjud bo'lgan substratga ham ta'sir qiladi. Darvoza ijobiy potentsialga ega va teshiklar ijobiy zaryadga ega bo'lganligi sababli, zaryadlar xuddi shunday qaytaradi va zaryadlardan farqli o'laroq tortadi. Manba va Drenaj o'rtasida quvvat manbai bo'lmagan holda rasm hozircha shunday ko'rinadi:

Teshiklar darvozadan uzoqlashadi va substrat chiqishiga yaqinroq bo'ladi, chunki zaryadlar xuddi shunday qaytaradi va elektronlar, aksincha, eshikning metall plastinkasiga o'tishga harakat qilishadi, lekin ularga dielektrik to'sqinlik qiladi. ularni Darvoza bilan qayta birlashishga va potentsialni nolga tenglashtirishga to'sqinlik qiladi. Shuning uchun elektronlarning dielektrik qatlam yaqinida oddiygina Babel pandemoniyasini yaratishdan boshqa iloji yo'q.

Natijada, rasm quyidagicha ko'rinadi:

Ko'rdingizmi? Manba va Drenaj ingichka elektron kanali bilan bog'langan! Aytilishicha, bunday kanal tranzistor eshigi tomonidan yaratilgan elektr maydoni tufayli paydo bo'lgan.

Ushbu kanal N+ yarimo'tkazgichdan tayyorlangan Manba va Drenajni bog'laganligi sababli, bizda N-kanal mavjud. Va bunday tranzistor allaqachon chaqiriladi N-kanal MOSFET. Agar siz o'tkazgichlar va dielektriklar maqolasini o'qisangiz, unda o'tkazgichda juda ko'p erkin elektronlar mavjudligini eslaysiz. Drenaj va manba ko'p sonli elektronlar ko'prigi bilan bog'langanligi sababli, bu kanal elektr toki uchun o'tkazgichga aylandi. Oddiy qilib aytganda, Manba va Drenaj o'rtasida "sim" paydo bo'ldi, u orqali elektr toki o'tishi mumkin.

Ma'lum bo'lishicha, agar biz Drenaj va Manba o'rtasida induktsiyalangan kanal bilan kuchlanish qo'llasak, biz ushbu rasmni ko'rishimiz mumkin:

Ko'rib turganingizdek, kontaktlarning zanglashiga olib yopiladi va elektr toki zanjirda jimgina oqib chiqa boshlaydi.

Lekin bu hammasi emas! Elektr maydoni qanchalik kuchli bo'lsa, elektronlar kontsentratsiyasi qanchalik ko'p bo'lsa, kanal qalinroq bo'ladi. Maydonni qanday kuchaytirish kerak? Darvozaga ko'proq kuchlanish qo'llash kifoya;-) Bat2 yordamida Darvozaga ko'proq kuchlanish qo'llash orqali biz kanalning qalinligini va shuning uchun uning o'tkazuvchanligini oshiramiz! Yoki oddiy so'zlar bilan, eshik kuchlanishi bilan "o'ynash" orqali kanal qarshiligini o'zgartirishimiz mumkin;-) Xo'sh, bundan yorqinroq bo'lishi mumkin emas!

P-kanal MOSFET ning ishlashi

Bizning maqolamizda biz N-kanalli MOSFETni induktsiyalangan kanal bilan tahlil qildik. Bundan tashqari, induktsiyalangan kanalga ega P-kanalli MOSFET mavjud. P-kanal N-kanal bilan bir xil ishlaydi, ammo barcha farq shundaki, asosiy tashuvchilar teshiklar bo'ladi. Bunday holda, biz N-kanalli tranzistordan farqli o'laroq, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan barcha kuchlanishlarini teskari kuchlanishlarga o'zgartiramiz:

Men YouTube-da MOSFET ishlashini tushuntiruvchi juda yaxshi video topdim. Tavsiya etilgan ko'rish (reklama emas):

Ushbu turdagi tranzistorlarda eshik yarimo'tkazgichdan dielektrik qatlami bilan ajratilgan bo'lib, u odatda kremniy qurilmalarida silikon dioksid sifatida ishlatiladi. Ushbu tranzistorlar MOS (metall-oksid-yarim o'tkazgich) va MIS (metall-dielektrik-yarim o'tkazgich) deb qisqartiriladi. Ingliz tilidagi adabiyotlarda ular odatda MOSFET yoki MISFET (Metal-Oxide (izolyator) -Semiconductor FET) qisqartiriladi.

O'z navbatida, MOS tranzistorlari ikki turga bo'linadi.

Deb atalmishda o'rnatilgan (o'z) kanali bo'lgan tranzistorlar (tushirish tipidagi tranzistorlar) va darvoza oziqlanmasdan oldin, manba va drenajni bog'laydigan kanal mavjud.

Deb atalmishda induksiyalangan kanalli tranzistorlar (boyitilgan tranzistor) yuqoridagi kanal yo'q.

MOS tranzistorlari juda yuqori kirish qarshiligi bilan ajralib turadi. Bunday tranzistorlar bilan ishlashda statik elektrdan himoya qilish uchun maxsus choralar ko'rish kerak. Misol uchun, lehimlashda barcha simlar qisqa tutashgan bo'lishi kerak.

O'rnatilgan kanalga ega MOS tranzistori.

Kanal p-tipi va n-tipli o'tkazuvchanlikka ega bo'lishi mumkin. Aniqroq bo'lish uchun p-tipli kanalga ega tranzistorni ko'rib chiqaylik. Tranzistor tuzilishining sxematik tasvirini (1.97-rasm), p-tipli kanalli (1.98-rasm, a) va n-tipli kanalli (1.98-rasm, b) tranzistorning an'anaviy grafik belgisini keltiramiz. ). O'q, odatdagidek, p qatlamdan n qatlamgacha bo'lgan yo'nalishni ko'rsatadi.

Ko'rib chiqilayotgan tranzistor (1.97-rasmga qarang) ikkita rejimda ishlashi mumkin: tugatish va boyitish.

Tuzatish rejimi ijobiy ultratovushga mos keladi. Buning ortishi bilan kanaldagi teshik konsentratsiyasi pasayadi (chunki eshik potentsiali manba potentsialidan kattaroqdir), bu drenaj oqimining pasayishiga olib keladi.

Tranzistorning ulanish sxemasini ko'rsatamiz (1.99-rasm).

Drenaj nafaqat ultratovush, balki substrat va ultratovush manbai o'rtasida ham ta'sir qiladi. Biroq, kirish oqimlari ancha past bo'lgani uchun eshikni boshqarish har doim afzaldir. Bundan tashqari, substratda mavjudligi tiklikni pasaytiradi.

Substrat manba, drenaj va kanal bilan p-n birikmasini hosil qiladi. Tranzistordan foydalanganda, ulanishni oldinga siljitmaslik uchun ehtiyot bo'lish kerak. Amalda, substrat manbaga (diagrammada ko'rsatilganidek) yoki kontaktlarning zanglashiga olib keladigan potentsialidan kattaroq potentsialga ega bo'lgan nuqtaga ulanadi (yuqoridagi sxemada drenaj potentsiali manba potentsialidan kamroq).

Keling, MOS tranzistorining (o'rnatilgan p-kanal) KP201L tipidagi chiqish xususiyatlarini (1.100-rasm) va uning drenaj xususiyatini (1.101-rasm) tasvirlaylik.

Induktsiyalangan (induktsiyalangan) kanalga ega MOS tranzistori.

Kanal p-tipi va n-tipli o'tkazuvchanlikka ega bo'lishi mumkin. Aniqroq bo'lish uchun p-tipli kanalga ega tranzistorni ko'rib chiqaylik. Keling, tranzistor tuzilishining sxematik ko'rinishini (1.102-rasm), induktsiyalangan p-tipli kanalga ega tranzistorning an'anaviy grafik belgisini (1.103-rasm, a) va n-tipli kanalni (1.103-rasm,) beramiz. b).

Nol kuchlanishda uzi kanali yo'q (1.102-rasm) va drenaj nolga teng. Transistor faqat salbiy ultratovushga mos keladigan boyitish rejimida ishlashi mumkin. Bu holda, ufrom > 0. Agar poldan ufrom>u tengsizligi bajarilsa, bu erda poldan u chegara kuchlanish deb ataladigan bo'lsa, u holda manba va drenaj o'rtasida p-tipli kanal paydo bo'ladi, u orqali oqim o'tishi mumkin.

P-tipli kanal eshik ostidagi teshik kontsentratsiyasi ortib borayotganligi va elektron kontsentratsiyasining pasayishi tufayli yuzaga keladi, bu esa teshik konsentratsiyasining elektron kontsentratsiyasidan kattaroq bo'lishiga olib keladi.

O'tkazuvchanlik turini o'zgartirishning tavsiflangan hodisasi o'tkazuvchanlik turining inversiyasi deb ataladi va u sodir bo'lgan (va kanal bo'lgan) yarimo'tkazgich qatlami teskari (inversiya) deb ataladi. To'g'ridan-to'g'ri teskari qatlam ostida mobil zaryad tashuvchilarning kamaygan qatlami hosil bo'ladi. Teskari qatlam kamaygan qatlamdan ancha yupqaroq (teskari qatlamning qalinligi 1 × 10 - 9 ... 5 × 10 - 9 m, qalinligi esa 10 yoki undan ko'p marta kattaroqdir).

Keling, induksiyalangan p-kanalli KP301B bo'lgan MOS tranzistori uchun tranzistorni almashtirish sxemasini (1.104-rasm), chiqish xarakteristikalarini (1.105-rasm) va drenaj xarakteristikasini (1.106-rasm) tasvirlaymiz.

Shuni ta'kidlash kerakki, Micro-Cap II dasturiy ta'minot to'plami ham xuddi shunday foydalanadi matematik model(lekin, albatta, turli parametrlar bilan).