Крутизна характеристики s полевого транзистора что это

крутизна характеристики полевого транзистора

крутизна характеристики полевого транзистора
крутизна характеристики
Отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора в схеме с общим истоком.
Обозначение
S
g_ms
[ГОСТ 19095-73]

Тематики

• полупроводниковые приборы

Синонимы

• крутизна характеристики

EN

• forward transconductance

DE

• Vorwärtssteilheit

FR

• transconductance directe

Справочник технического переводчика. – Интент . 2009-2013 .

• крутизна характеристики по подложке
• крутизна характеристики управления

Смотреть что такое «крутизна характеристики полевого транзистора» в других словарях:

• Полевой транзистор — Полевой транзистор (англ. field effect transistor, FET) полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом. Протекание в полевом транзисторе… … Википедия
• Униполярный транзистор — Полевой транзистор полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом. Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда… … Википедия
• ГОСТ 21934-83: Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Термины и определения — Терминология ГОСТ 21934 83: Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Термины и определения оригинал документа: 12. p i n фотодиод D. Pin Photodiode E. Pin Photodiode F. Pin Photodiode Фотодиод, дырочная и … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• МОП-структура — (металл оксид полупроводник) наиболее широко используемый тип полевых транзисторов. Структура состоит из металла и полупроводника, разделённых слоем оксида кремния SiO2. В общем случае структуру называют МДП (металл … … Википедия

Крутизна характеристики s полевого транзистора что это

Москатов Е. А. Книга «Электронная техника. Начало»

5. Полевые транзисторы

5.1. Общие сведения о полевых транзисторах

Полевым транзистором именуют такой компонент, через который под влиянием продольного электрического поля протекает ток, обусловленный движением носителей заряда сугубо одного типа. Так как принцип действия полевых транзисторов основан на перемещении основных носителей заряда одного типа проводимости, такие компоненты ещё называют униполярными.

Затвором называют вывод полевого транзистора, к которому подводят напряжение от устройства управления. Следует подчеркнуть, что управление полевыми транзисторами осуществляют напряжением, а биполярными транзисторами – током. Истоком именуют вывод, который обычно служит источником поступления в транзистор носителей заряда от устройства электропитания. Стоком называют вывод компонента, через который носители заряда покидают транзистор. Перемещение основных носителей заряда от истока к стоку происходит по области, которая носит название канала полевого транзистора. Каналы у полевых транзисторов могут быть как электронного, так и дырочного типов проводимостей. Носителями заряда в полевых транзисторах n-типа выступают электроны, а в приборах p-типа – дырки. Полевые транзисторы классифицируют на приборы с управляющим переходом и с изолированным затвором, причём последние подразделяют на транзисторы со встроенным каналом и приборы с индуцированным каналом.

К основным параметрам полевых транзисторов причисляют входное сопротивление, внутреннее сопротивление транзистора, также называемое выходным, крутизну стокозатворной характеристики, напряжение отсечки и другое. Входное сопротивление транзистора – это отношение приращения напряжения затвор-исток и приращению тока затвора. Внутреннее сопротивление транзистора – это отношение приращения напряжения сток-исток к приращению тока стока при заданном напряжении затвор-исток. Крутизна стокозатворной характеристики – это отношение приращения тока стока к приращению напряжения затвор-исток при фиксированном напряжении сток-исток.

5.2. Полевые транзисторы с управляющим переходом

5.2.1. Конструкция полевых транзисторов с управляющим переходом

Первый полевой транзистор с управляющим переходом теоретически были рассчитан Уильямом Шокли в 1952 году. Одна из разновидностей таких транзисторов – унитрон – представляет собой полупроводниковую пластину дырочного или электронного типов проводимостей. На её торцы наносят токопроводящие плёнки, к которым подключают выводы стока и истока, а широкие грани легируют для получения противоположного типа проводимости относительно проводимости пластины и подсоединяют к этим граням вывод затвора. Другая разновидность полевых транзисторов с управляющим переходом – текнетрон – может быть образован, например, стержнем из германия, к торцам которого подсоединяют выводы истока и стока, а вокруг стержня внесением индия выполняют кольцеобразный затвор.

Упрощённая конструкция полевого транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа проводимости изображена на рис. 5.1.

Из рисунка видно, что канал возникает между двумя p-n переходами. Конструкция компонентов с каналом n-типа не имеет отличий от конструкции полевых транзисторов с каналом p-типа, что видно на рис. 5.2.

Но в полевых транзисторах с каналом n-типа полупроводник, в котором возникает канал, обладает электронным типом проводимости, а области затвора имеют дырочную проводимость. Полевые транзисторы с каналом n-типа могут обладать лучшими частотными и температурными свойствами и образовывать шумы меньшей амплитуды, чем приборы с каналом p-типа.

5.2.2. Принцип действия полевых транзисторов с управляющим переходом

Принцип действия полевых транзисторов с управляющим переходом заключён в изменении площади сечения канала под воздействием поля, возникающего при подаче напряжения между затвором и истоком. Упрощённая структура полевого транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа приведена на рис. 5.3.

Пока между затвором и истоком не подано напряжение управления, под воздействием внутреннего поля электронно-дырочных переходов они заперты, сечение канала наиболее велико, его сопротивление низко, и ток стока транзистора максимален. Напряжение затвор-исток, при котором ток стока наиболее велик, называют напряжением насыщения.

Если между затвором и истоком приложить небольшое напряжение, ещё немного закрывающее p-n переходы, то зоны, к которым подсоединён затвор, будут обеднены носителями заряда, размеры этих зон объёмного заряда возрастут, частично перекрывая сечение канала, сопротивление канала возрастёт, и сила тока стока станет меньше. Обеднённые носителями заряда области почти не проводит электрический ток, причём эти области неравномерны по длине пластины полупроводника. Так, у торца пластинки, к которому подключен вывод стока, обеднённые носителями заряда области будут наиболее существенно перекрывать канал, а у противоположного торца, к которому подсоединён вывод истока, снижение площади сечения канала будет наименьшим.

Если приложить ещё большее напряжение между затвором и истоком, то области, обеднённые носителями заряда, станут столь велики, что сечение канала может быть ими полностью перекрыто. При этом сопротивление канала будет наибольшим, а ток стока будет практически отсутствовать. Напряжение затвор-исток, соответствующее такому случаю, именуют напряжением отсечки.

К важнейшим характеристикам полевых транзисторов относят стокозатворную характеристику и семейство стоковых характеристик. Стокозатворная характеристика отражает зависимость силы тока стока от приложенного к выводам затвор-исток напряжения при фиксированном напряжении сток-исток. Это показано на рис. 5.4 для полевых транзисторов с управляющим переходом и каналами p-типа и n-типа проводимостей.

Семейство стоковых характеристик представляет зависимости токов стока от напряжений сток-исток при фиксированных стабильных напряжениях затвор-исток, что изображено на рис. 5.5.

По достижении определённого значительного напряжения сток-исток развивается лавинный пробой области между затвором и стоком. При этом идёт резкое увеличение тока стока, что можно видеть на стоковой характеристике.

Функционирование полевых транзисторов с управляющим переходом возможно сугубо путём обеднения канала носителями заряда. В связи с тем, что напряжение сигнала прикладывают к закрытому переходу, входное сопротивление каскада велико и для рассмотренных выше приборов может достигать 10 9 Ом.

5.3. Полевые транзисторы с изолированным затвором

Полевой транзистор с изолированным затвором потому носит такое название, что его затвор, выполненный из тонкого металлического покрытия, нанесён на диэлектрический слой, который отделяет затвор от канала. По этой причине полевые транзисторы с изолированным затвором имеют аббревиатуру МДП (металл – диэлектрик – полупроводник). Слой диэлектрика часто образуют двуокисью кремния. Такие полевые транзисторы носят аббревиатуру МОП (металл – оксид – полупроводник). Полевые транзисторы с изолированным затвором имеют большее входное сопротивление, достигающее 10 15 Ом, чем полевые транзисторы с управляющим переходом.

5.3.1. Полевые транзисторы со встроенным каналом

Структура полевого транзистора со встроенным каналом n-типа проводимости дана на рис. 5.6.

Приложим от источника питания постоянное напряжение между выводами сток-исток. Пока напряжение затвор-исток отсутствует, канал обладает некоторым сопротивлением, по нему двигаются основные носители заряда, а, следовательно, протекает некоторый ток стока транзистора. Если к выводам затвор-исток транзистора с каналом n-типа подключить источник питания так, чтобы на затвор было подано напряжение положительной полярности, то неосновные носители заряда, присутствующие в подложке, будут втянуты электрическим полем в канал. Концентрация носителей заряда в канале возрастёт, его сопротивление станет меньше, а, значит, ток стока станет больше. Если подключить источник питания обратной полярностью так, чтобы на затвор было подано отрицательное напряжение относительно истока, то электроны, присутствующие в канале, под действием поля будут вытеснены в подложку. При этом концентрация носителей заряда в канале станет ниже, сопротивление канала возрастет, и ток стока станет меньше. Если запирающее напряжение затвор-исток будет столь велико, что практически все носители заряда будут оттеснены в подложку, то ток стока станет почти отсутствовать. Стокозатворные характеристики полевых транзисторов со встроенным каналом n-типа и p-типа проводимостей приведены на рис. 5.7.

Заключим, что полевые транзисторы со встроенным каналом функционируют как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения канала.

5.3.2. Полевые транзисторы с индуцированным каналом

Структура полевого транзистора n-типа проводимости с индуцированным каналом представлена на рис. 5.8.

Когда напряжение затвор-исток полевого транзистора, изображённого на рисунке, отсутствует, либо к затвору приложено напряжение отрицательной полярности, канал не возникает и ток стока транзистора не течёт. Когда на затор транзистора подано напряжение положительной полярности относительно истока, возникнет электрическое поле, втягивающее в область под затвором электроны, которые находились в подложке на правах неосновных носителей заряда. А дырки из канала полем будут оттеснены в подложку, обладающую p-типом проводимости. Концентрация электронов в локальном участке полупроводника под затвором между стоком и истоком возрастает относительно концентрации дырок, то есть имеет место смена типа проводимости и возникает, или как говорят, индуцируется, канал. В результате происходит движение носителей заряда по каналу, и течёт ток стока. Стокозатворные характеристики полевых транзисторов с индуцированным каналом p-типа и n-типа проводимостей даны на рис. 5.9.

Сделаем вывод, что полевые транзисторы с индуцированным каналом функционируют сугубо в режиме обогащения канала носителями заряда.

5.4. Режимы работы полевых транзисторов

5.4.1. Динамический режим работы транзистора

Динамическим режимом работы называют такой режим, в котором к транзистору, который усиливает входной сигнал, подключена нагрузка. Такой нагрузкой может служить резистор Rс, подсоединённый последовательно со стоком полевого транзистора, включённого по схеме с общим истоком, что показано на рис. 5.10.

Постоянное напряжение питания каскада Uп составляет сумму падений напряжений на выводах сток-исток транзистора и на резисторе Rс, то есть Uп = URс + Uси.р. В тоже время, согласно закону Ома, падение напряжения на нагрузочном резисторе Rс равно произведению протекающего по нему тока Iс.р на его сопротивление: URс = Iс.р • Rс. Согласно сказанному, напряжение питания каскада составляет: Uп = Uси.р + Iс.р • Rс. Последнее выражение можно переписать относительно напряжения сток-исток транзистора, и в этом случае получим линейную формулу для выходной цепи Uси.р = Uп – Iс.р • Rс, которую именуют уравнением динамического режима.

На выходных статических характеристиках транзистора для получения представления о режимах работы каскада строят динамическую характеристику, имеющую форму линии. Рассмотрим рисунок 5.11, на котором изображена такая динамическая характеристика усилительного каскада.

Чтобы провести эту линию, которую ещё называют нагрузочной прямой, необходимо знать две координаты точек, соответствующих напряжению питания каскада и току стока в режиме насыщения. Эта нагрузочная прямая пересекает семейство выходных статических характеристик, а точка пересечения, которую называют рабочей, соответствует определённому напряжению затвор-исток. Зная положение рабочей точки, можно вычислить некоторые ранее не известные токи и напряжения в конкретном устройстве.

5.4.2. Ключевой режим работы транзистора

Ключевым называют такой режим работы транзистора, при котором он может быть либо полностью открыт, либо полностью закрыт, а промежуточное состояние, при котором компонент частично открыт, в идеале отсутствует. Мощность, которая выделяется в транзисторе, в статическом режиме равна произведению тока, протекающего через выводы сток-исток, и напряжения, приложенного между этими выводами.

В идеальном случае, когда транзистор открыт, т.е. в режиме насыщения, его сопротивление межу выводами сток-исток стремится к нулю. Мощность потерь в открытом состоянии представляет произведение равного нулю напряжения на определённую величину тока. Таким образом, рассеиваемая мощность равна нулю.

В идеале, когда транзистор закрыт, т.е. в режиме отсечки, его сопротивление между выводами сток-исток стремится к бесконечности. Мощность потерь в закрытом состоянии есть произведение определённой величины напряжения на равное нулю значение тока. Следовательно, мощность потерь равна нулю.

Выходит, что в ключевом режиме, в идеальном случае, мощность потерь транзистора равна нулю. На практике, естественно, когда транзистор открыт, присутствует некоторое небольшое сопротивление сток-исток. Когда транзистор закрыт, по выводам сток-исток протекает ток небольшой величины. Таким образом, мощность потерь в транзисторе в статическом режиме мала. Однако в динамическом режиме, когда транзистор открывается или закрывается, его рабочая точка форсирует линейную область, в которой ток через транзистор может условно составлять половину максимального тока стока, а напряжение сток-исток может достигать половины от максимальной величины. Таким образом, в динамическом режиме в транзисторе выделяется огромная мощность потерь, которая свела бы на нет все замечательные качества ключевого режима, но к счастью длительность нахождения транзистора в динамическом режиме много меньше длительности пребывания в статическом режиме. В результате этого КПД реального транзисторного каскада, работающего в ключевом режиме, может быть очень высок и составлять до 93% – 98%.

Работающие в ключевом режиме транзисторы широко применяют в силовых преобразовательных установках, импульсных источниках электропитания, в выходных каскадах некоторых передатчиков и пр.

34) Крутизна и напряжение отсечки пт.

1. Крутизна — один из основных параметров полевого транзистора, характеризующий его усилительные свойства. Крутизна представляет собой отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора т.е. на стоке. Крутизна передаточной характеристики полевого транзистора обычно составляет несколько миллиампер на вольт. С ростом отрицательного напряжения на затворе значение крутизны характеристики транзистора будет уменьшаться, т.к. при увеличении отрицательного напряжения на затворе будет увеличиваться ОПЗ перехода затвора и уменьшаться толщина проводящего канала. Вблизи напряжения отсечки толщина канала вместе с током стока уменьшается до нуля, сопротивление канала возрастает и крутизна падает до нуля.

1. Управление полевым транзистором осуществляется напряжением на затворе. Поэтому для количественной оценки управляющего действия затвора используют крутизну характеристики: s=dIc/dUзи при Uси=const. Крутизна характеристики достигает максимального значения при Uзи=0. Крутизну характеристики полевого транзистора можно определить графоаналитическим способом. Для этого необходимо провести касательную к стокзатворной характеристики в точке Uзи=0. Наклон этой касательной и определит значение S.

Увеличение ширины канала и степени легирования приведёт к росту крутизны транзистора, потому что при прочих равных условиях, рост числа электронов и размеров области приведёт к уменьшению сопротивления и, следовательно, обеспечит больший ток стока при том же напряжении на затворе. Следовательно, крутизна увеличится. Существенно, что толщина канала одинаково увеличивает крутизну и напряжение отсечки. Ширина канала увеличивает только крутизну, но не влияет на напряжение отсечки. Напряжение отсечки:

1. Ток стока имеет слабую зависимость от напряжения сток–исток, поэтому передаточная характеристика изображена в виде одной кри- вой, исходящей из точки UЗИ = Uотс. Это напряжение называется на- пряжением отсечки, при достижении которого транзистор полностью закрыт. По мере уменьшения отрицательного напряжения на затворе ток стока увеличивается в соответствии с уравнением , (3.1) где I0 – ток насыщения транзистора при UЗИ = 0. 2 ЗИ C 0 отс 1 U I I U

Напряжение отсечки будет расти с ростом степени легирования канала транзистора, потому что чем больше число доноров в ОПЗ, тем труднее удалить из канала подвижные электроны. Аналогично с толщиной, необходимо большее напряжение, чтоб удалить все электроны в подложку из толстого канала.

1. НАПРЯЖЕНИЕ ОТСЕЧКИ (у полевого транзистора) — параметр полевого транзистора с управляющим p-n переходом, определяющий значение напряжение между затвором и стоком, при котором происходит насыщение тока стока, т.е. ток стока перестает зависеть от напряжения на стоке относительно истока.

Поскольку ОПЗ обладает высоким сопротивлением, то при увеличении ширины ОПЗ сечение канала уменьшается и его сопротивление возрастает. Самое низкое сопротивление канала и, соответственно, самый большой ток через него будет при нулевом напряжении на затворе (Uз = 0), затем по мере увеличения ширины ОПЗ при возрастании Uз и, соответственно, уменьшении сечения канала ток будет падать и при некотором напряжении отсечки Uзо канал полностью перекроется и ток через него перестанет возрастать. Соответствующие вольтамперные характеристики ПТУП приведены на рис. 77. Рис. 77. Вольтамперные характеристики полевого транзистора с управляющим pn переходом.

11.03.2016 516.79 Кб 20 3.pdf

11.03.2016 43.91 Кб 456 3.Равномерное прямолинейное движение.docx

27.03.2015 18.86 Mб 22 3031 часть 1.rtf

27.03.2015 606.72 Кб 16 3031 часть 2.doc

27.03.2015 3.2 Mб 28 3063.doc

20.12.2018 354.56 Кб 23 31-35.docx

04.08.2019 36 Кб 9 31-37.docx

27.03.2015 4.93 Mб 13 32-43.doc

04.09.2019 94.25 Кб 13 32. Радикальная экономическая реформа.docx

28.07.2019 35.27 Mб 13 325_1_5.rtf

28.07.2019 96.4 Mб 10 325_3.rtf

Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Крутизна полевого транзистора: отличительная особенность и значимость

Крутизна — это одна из ключевых характеристик полевого транзистора, которая отвечает за скорость перехода от открытого состояния к закрытому и обратно. Чем больше значение крутизны, тем быстрее транзистор может переключаться. Это особенно важно в современных электронных устройствах, где требуется быстрая обработка сигналов. Крутизна также влияет на энергопотребление транзистора и его устойчивость к помехам. Поэтому, для эффективной работы устройства, необходимо учитывать значение данной характеристики при выборе полевого транзистора.

Что такое крутизна?

Когда мы говорим о крутизне, большинство из нас впервые вспоминают аттракционы парка развлечений или сноубордистов, покоряющих крутые горные склоны. Но крутизна в нашей теме имеет совсем другой смысл. Здесь мы будем говорить о крутизне характеристики полевого транзистора и ее сути и важности в современной электронике.

Крутизна в контексте полевого транзистора является ключевым параметром, определяющим, насколько быстро транзистор может изменить свою выходную электрическую характеристику в ответ на изменение управляющего сигнала. Крутизна, или коэффициент передачи, обозначается символом gm и измеряется в сименсах (С)/ампер.

Давайте взглянем на пример, чтобы лучше понять, как работает крутизна. Представьте, что вы играете на музыкальном инструменте и хотите перейти с одной ноты на другую. Скорость, с которой вы можете сделать это, определяет, насколько гладко и точно будет звучать музыка. Точно так же полевой транзистор должен справиться с быстрым изменением сигнала, чтобы обеспечить стабильную работу электронной системы.

Крутизна имеет большое значение, потому что она влияет на производительность и эффективность транзистора. Чем выше крутизна, тем быстрее и точнее транзистор может переключаться между состояниями «вкл» и «выкл». Это особенно важно в сложных электронных устройствах, таких как компьютеры или мобильные телефоны, где требуется быстрая обработка информации и высокая скорость передачи данных.

Можно ли увеличить крутизну полевого транзистора? Конечно! Исследователи и инженеры постоянно работают над разработкой новых материалов и структур, которые позволят создать транзисторы с еще более высокой крутизной. Это поможет улучшить быстродействие и эффективность электронных устройств.

Крутизна — это одна из ключевых характеристик, которую следует учитывать при выборе и проектировании полевых транзисторов. Чем выше крутизна, тем лучше будет работать транзистор и тем больше возможностей для разработки новых инновационных устройств. Именно благодаря постоянному совершенствованию технологий и улучшению характеристик полевого транзистора мир электроники продолжает развиваться и превосходить свои предыдущие достижения.

Значение крутизны в электронике

Например, рассмотрим ситуацию, когда полевой транзистор используется в усилителе звука. Если крутизна транзистора низкая, то он не сможет быстро изменять свой выходной сигнал в соответствии с изменениями входного звукового сигнала. Это может привести к искажениям звука и ухудшению качества усиления. Однако, если значение крутизны высокое, то транзистор сможет точно повторять входной сигнал и передавать его на выход усилителя без искажений.

Также значение крутизны имеет значение в электронной коммутации. Быстрая смена состояний транзистора может быть критичной в некоторых приложениях, таких как цифровые схемы. Если крутизна низкая, то время перехода транзистора из одного состояния в другое будет большим, что может привести к задержкам и ошибкам в работе цифровых устройств. С другой стороны, при высокой крутизне время переключения будет минимальным, что обеспечивает быструю и надежную работу.

Обратите внимание, что значение крутизны зависит не только от самого транзистора, но и от других факторов, таких как температура, напряжение питания и конфигурация схемы. Поэтому при проектировании электронных устройств необходимо учитывать все эти факторы и выбирать подходящий транзистор с нужным значением крутизны для конкретного приложения.

Измерение крутизны

Измерение крутизны проводится при помощи специальной экспериментальной схемы. В процессе измерения подаются различные управляющие напряжения на вход транзистора, а затем измеряется соответствующий выходной ток. После этого рассчитывается значение крутизны, которое выражается в вольтах на миллиампер (В/мА).

Значение крутизны может быть положительным или отрицательным. В случае положительной крутизны, выходной ток транзистора увеличивается с увеличением управляющего напряжения, а в случае отрицательной крутизны, выходной ток уменьшается при увеличении управляющего напряжения.

Для чего же нам нужно знать значение крутизны? Во-первых, это позволяет определить оптимальный режим работы транзистора. Чем выше крутизна, тем быстрее транзистор сможет работать и передавать сигналы. Это особенно важно при проектировании радиоэлектронных устройств, где от скорости обработки сигналов зависит их качество. Во-вторых, знание крутизны позволяет правильно подобрать компоненты и оптимизировать схему, чтобы достичь наилучших показателей работы.

Измерение крутизны является важным этапом в процессе изучения и оптимизации работы полевых транзисторов. Правильное определение этой характеристики позволяет создавать более эффективные и производительные электронные устройства. Увеличение крутизны полевого транзистора открывает новые возможности для развития технологий и создания инновационных решений.

Крутизна характеристики полевого транзистора: суть и важность

Важность крутизны характеристики полевого транзистора можно объяснить следующим образом:

• Управляемость: Чем больше крутизна характеристики, тем лучше транзистор может быть управляем на высоких частотах. Большая крутизна позволяет быстро переключать ток на выходе транзистора, что очень важно для работы в усилителях и других устройствах.
• Малые искажения сигнала: Более большая крутизна позволяет транзистору работать с меньшими искажениями сигнала. Это особенно важно для усилителей, где любые искажения могут существенно влиять на качество звука.
• Энергоэффективность: При большей крутизне транзистору требуется меньше энергии для переключения и, следовательно, устройство становится более энергоэффективным.

Итак, крутизна характеристики полевого транзистора – это важный параметр, определяющий его производительность и работоспособность в различных устройствах. Более высокая крутизна позволяет транзистору быть более управляемым, обеспечивать меньшие искажения сигнала и быть более энергоэффективным.