Чем отличается полевой транзистор от биполярного

Среди полупроводниковых приборов существуют две большие группы, в состав которых входят полевые и биполярные транзисторы. Они широко используются в электронике и радиотехнике в качестве генераторов, усилителей и преобразователей электрических сигналов. Чтобы понять, в чем основное различие этих устройств, необходимо рассмотреть их более подробно.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы относятся к группе полупроводниковых приборов. Они имеют три вывода и два р-n-перехода. Принцип работы этих устройств позволяет использовать и положительные и отрицательные заряды, то есть, дырки и электроны. Управление током, протекающим через них, осуществляется специально выделенным управляющим током. Благодаря своим качествам, этот активный прибор получил широкое распространение.

Основой биполярных транзисторов являются трехслойные полупроводники, типа «р-n-р» и «n-р-n», а также р-n-переходы, в количестве двух. Каждый полупроводниковый слой соединяется с внешним выводом через невыпрямляющий металло-полупроводниковый контакт.

В качестве базы используется средний слой, подключенный к соответствующему выводу. Два крайних слоя также соединяются с выводами и называются эмиттером и коллектором. На схемах эмиттер обозначается стрелкой, которая показывает направление тока, проходящего через транзистор.

В различных приборах, носители электричества дырки и электроны выполняют собственные индивидуальные функции. Тип n-р-n транзисторов получил наибольшее распространение, по сравнению с р-n-р-типом, благодаря лучшим характеристикам и параметрам. Это связано с тем, что в n-р-n устройствах основная роль отводится электронам, обеспечивающим все электрические процессы. Их подвижность в 2-3 раза выше, чем у дырок, таким образом, они проявляют более высокую активность. Кроме того, свойства любого прибора улучшаются за счет того, что площадь перехода коллектора существенно превышает площадь перехода эмиттера.

В состав каждого биполярного транзистора входят два р-n-перехода. Поэтому, работоспособность таких приборов проверяется путем контроля сопротивления этих переходов во время подключения к ним прямого и обратного напряжения.

Нормальная работа n-р-n-прибора обеспечивается путем подачи на коллектор положительного напряжения. За счет этого, осуществляется открытие базового перехода. При появлении базового тока, возникает коллекторный ток. Если в базе возникает отрицательное напряжение, то в этом случае происходит закрытие транзистора.

Оптимальная работа р-n-р-устройств зависит от наличия на коллекторе отрицательного напряжения. С его помощью, базовый переход становится открытым. Закрытие транзистора производится при наличии положительного напряжения. Путем плавных изменений значений тока и напряжения, можно получить все необходимые выходные коллекторные характеристики. В схемах усилителей могут присутствовать режимы общей базы или общего эмиттера.

Свойства полевых транзисторов

К полевым транзисторам относятся устройства, в которых управление всеми процессами осуществляется действующим электрическим полем, направленным перпендикулярно току. Они еще носят название униполярных транзисторов. В своей конструкции эти приборы имеют три контакта, называемые истоком, стоком и затвором. Кроме этого, существует проводящий слой, называемый каналом, по которому происходит течение тока.

Устройства данного типа могут быть «р» или «n» канальными. Расположение и конфигурация каналов бывает вертикальное или горизонтальное, объемное или приповерхностное.

Среди приповерхностных каналов также происходит разделение. Они существуют в качестве инверсионных слоев или могут быть обогащенными и обедненными носителями. Все виды каналов формируются под влиянием внешнего электрического поля. В обедненных каналах присутствуют участки с однородными полупроводниками, которые отделяются от поверхности с помощью обедненного слоя. Приборы, имеющие приповерхностные каналы, структурно состоят из металла-диэлектрика-полупроводника. Они получили наименование МДП-транзисторов.

Читайте также:

1. Активный режим работы биполярного транзистора
2. Биполярные транзисторы. Принцип действия, статические и динамические параметры транзисторов.
3. Динамические параметры полевого транзистора
4. Дифференциальные параметры полевых транзисторов с управляющим p-n переходом. Температурные зависимости параметры полевого транзистора.
5. Е. Коваленко: Полис они получают такой же, как у всех, он ничем не отличается от полиса любого домашнего человека.
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ТИПОВЫХ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ
7. КАСКАДА НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
8. Малосигнальные модели и параметры МДП — транзисторов. Частотные характеристики. Схемы включения МДП транзистора с индуцированном каналом.
9. Минеральный состав:полевой шпат и авгит
10. Организация полевой практики
11. Основные параметры каскада усилителя на полевом транзисторе
12. Отчет по полевой практике

Какие параметры определяют свойства транзистора в его быстродействии

Транзисторы работают между активным режимом и отсечкой, в результате чего схема не входит в режим насыщения, что увеличивает ее быстродействие.

Быстродействие транзистора зависит только от скорости перезарядки барьерной емкости. Причиной инерционности биполярного транзистора являются конечное время переноса зарядов от эмиттерного перехода к коллекторному и паразитные емкости указанных переходов. А быстродействие, в свою очередь, зависит от того, насколько сильны инерционные свойства.

Быстродействие транзистора определяется временем переключения транзисторных ключей, а удельная проводимость(и быстродействие), зависит от концентрации носителей заряда и от их подвижности.

Быстродействие транзистора определяется временем переключения транзисторных ключей, или вентилей, которое обратно пропорционально потребляемой мощности Р:=А/Р. Здесь А — работа ключа на одно переключение. Повышение мощности в целях ускорения переключения, как правило, требует увеличения расстояния между отдельными элементами схемы для соблюдения необходимого теплового режима, что приводит к уменьшению плотности размещения элементов и увеличению задержки на распространение сигнала по линиям.

Мощность, рассеиваемая в кристалле в виде теплоты, должна быть меньше тепловой мощности, которая может быть отведена.

От биполярного транзистора полевой транзистор отличается, во-первых, принципом действия: в биполярном транзисторе управление выходным сигналом производится входным током, а в полевом транзисторе — входным напряжением или электрическим полем. Во-вторых, полевые транзисторы имеют значительно большие входные сопротивления, что связано с обратным смещением p-n-перехода затвора в рассматриваемом типе полевых транзисторов. В-третьих, полевые транзисторы могут обладать низким уровнем шума (особенно на низких частотах), так как в полевых транзисторах не используется явление инжекции неосновных носителей заряда и канал полевого транзистора может быть отделен от поверхности полупроводникового кристалла. Процессы рекомбинации носителей в p-n переходе и в базе биполярного транзистора, а также генерационно-рекомбинационные процессы на поверхности кристалла полупроводника сопровождаются возникновением низкочастотных шумов.

Рис. 4.4. Активный режим биполярного транзистора

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 1279 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Транзистор – полупроводниковый триод. Принцип работы заключается в управляемом изменении проводимости полупроводникового перехода или канала.

Разновидности

Транзисторы характеризуются в основном по типу (полевой, биполярный и комбинированные) и мощности. Может производиться дополнительная классификация по рабочиму частотному диапазону, назначению и т.п.

Типы транзисторов

Существует два основных типа транзисторов — биполярные и полевые.

Биполярные транзисторы

Проводящая область конструкции состоит из трёх "спаянных" полупроводниковых частей, с чередованием по типу проводимости. Полупроводник с донорной (электронной) проводимостью обозначается как n-тип, с акцепторной (дырочной) – p-тип. Таким образом, мы можем наблюдать только два варианта чередования – p-n-p, либо n-p-n. По этому признаку различают биполярные транзисторы с n-p-n и p-n-p структурой.

Общая часть транзисторного кристалла, контактирующая с двумя другими, называется "база". Две другие – "коллектор" и "эмиттер". Степень насыщенности базы носителями заряда (электронами или электронными вакансиями "дырками") определяет степень проводимости всего кристалла транзистора. Таким образом, осуществляется управление проводимостью переходов транзистора, что позволяет использовать его в качестве элемента усиления мощности сигнала, или ключа.

Полевые транзисторы

Проводящая часть конструкции представляет собой полупроводниковый канал p- или n-типа в металле. Ток нагрузки протекает по каналу через электроды, называемые "стоком" и "истоком". Величина сечения проводящего канала и его сопротивление зависит от обратного напряжения на p-n переходе границы металла и полупроводника канала. Управляющий электрод, соединённый с металлической областью называется "затвор".

Канал полевого транзистора может иметь электрическую связь с металлом затвора — неизолированный затвор, а может быть и отделён от него тонким слоем диэлектрика — изолированный затвор.

Комбинированные

Иногда для получения специфичных характеристик в одном корпусе транзистора может использоваться комбинация кристаллов разных транзисторов, порой имеющих одну полупроводниковую подложку.

Составной транзистор

Представляет собой схему из двух биполярных транзисторов одной или разных структур проводимости. Такая комбинация позволяет получить в одном корпусе транзистор с большим коэффициентом усиления.

IGBT-транзистор

Представляет собой биполярный транзистор, база которого управляется полевым с изолированным затвором.

Мощность транзисторов

По мощность принято различать транзисторы:

— маломощные (до 100 мВт);

— средней мощности (0,1 – 1 Вт);

— большой мощности (более 1 Вт).

Область применения

Сегодня невозможно назвать ни один класс электронных устройств, в которых не применялся бы хотя бы один транзистор, за исключением редких схем на вакуумных лампах. На базе транзисторов построены практически все схемы дискретных устройств и элементов, микропроцессоры и микроконтроллеры, и многое другое.

Характерные отличия полевого от биполярного транзистора

— Биполярный транзистор имеет полупроводниковые переходы с однонаправленной полярностью, как у диода, и при подключении к цепи нагрузки требует строгого соблюдения полярности (соответствия) электродов. Канал полевого транзистора проводит ток в обоих направлениях и иногда относится к классу униполярных приборов.

— Проводимость переходов биполярного транзистора зависит от тока насыщения базы и требует затрат некоторой энергии. Проводимость канала полевого транзистора управляется напряжением затвора, по которому ток практически не протекает. Поэтому, полевые транзисторы в отличие от биполярных считаются наиболее экономичным классом устройств в отношении потребления электроэнергии при работе.