Полевые транзисторы - это полупроводниковые приборы, усилительные свойства которых обусловлены потоком основных носителей, протекающим через проводящий канал и управляемым электрическим полем. Полевые транзисторы нашли широкое применение в радиоэлектронике. МДП-транзисторы имеют очень высокое входное сопротивление (RBX > 10¹⁴ Ом). Транзисторы с управляющим pn-переходом имеют более низкое входное сопротивление (до 10¹¹ Ом при комнатной температуре). Кроме того, параметры МДП-транзисторов меньше зависят от температуры, чем биполярных (так как принцип их работы основан на использовании только основных носителей). Полевые транзисторы могут работать при низких температурах, имеют высокую стабильность параметров во времени при воздействии различных внешних факторов, обладают высокой радиационной устойчивостью (больше, чем кремниевые биполярные), что важно при использовании транзисторов в космической технике и с низким уровнем шумов в области частот до 10 Гц. Коэффициент шума составляет ~0,1 дБ при сопротивлении источника сигнала ~1 МОм. Полевые транзисторы просты в изготовлении, поэтому выход годных приборов выше, чем биполярных. При использовании их в интегральных микросхемах удается получать высокую плотность расположения элементов (на порядок выше, чем в схемах на биполярных транзисторах). В монолитных интегральных схемах на МДП-транзисторах их можно использовать в качестве резисторов. Полевые транзисторы применяют в логических схемах, т.к. большие матрицы из этих элементов располагаются очень компактно. Их широко используют в цифровых вычислительных машинах. Однако, несмотря на целый ряд преимуществ полевых транзисторов перед биполярными, они не могут заменить их полностью. Это, в частности, связано с малым коэффициентом усиления полевых транзисторов. Рабочий диапазон частот полевых транзисторов значительно меньше, чем биполярных: их чаще всего используют до частот в несколько мегагерц. В гибридных микросхемах совместно используются и полевые, и биполярные транзисторы, что позволяет создавать схемы с улучшенными свойствами. Полевые транзисторы применяют в схемах усилителей, генераторов, переключателей.

Преимущества полевых транзисторов:

· Благодаря очень высокому входному сопротивлению, цепь полевых транзисторов расходует крайне мало энергии, так как практически не потребляет входного тока.

· Усиление по току у полевых транзисторов намного выше, чем у биполярных.

· Значительно выше помехоустойчивость и надежность работы.

· У них на порядок выше скорость перехода между состояниями проводимости и непроводимости тока. Поэтому они могут работать на более высоких частотах, чем биполярные.

Недостатки полевых транзисторов:

· Структура полевых транзисторов начинает разрушаться при меньшей температуре (150С), чем структура биполярных транзисторов (200С).

· При изготовлении мощных МОП-транзисторов, в их структуре возникает «паразитный» биполярный транзистор.

· Важнейшим недостатком полевых транзисторов является их чувствительность к статическому электричеству. Поскольку изоляционный слой диэлектрика на затворе чрезвычайно тонкий, иногда даже относительно невысокого напряжения бывает достаточно, чтоб его разрушить. А разряды статического электричества, присутствующего практически в каждой среде, могут достигать несколько тысяч вольт.

24. Тиристоры. Принцип действия динистора. ВАХ динистора.

Тиристор – это полупроводниковый прибор с тремя и более pn – переходами, имеющий на ВАХ участок с отрицательным сопротивлением S. Тиристор может находиться в двух состояниях – закрытом (когда на приборе падает большое напряжение и через него течет малый ток) и в открытом состоянии (малое напряжение и большой ток). Тиристоры используются, в основном, в схемах переключения. Рассмотрим двухэлектродный тиристор (динистор), представляющий собой четырехслойную структуру, содержащую три pn-перехода.

Переходы П1 и П3 включены в прямом направлении; их называют эмиттерными. Переход П2 коллекторный, он включен в обратном направлении. Таким образом, структура содержит две эмиттерные области (n и p - эмиттеры) и две базовые (n и p - базы). В такой структуре реализуется внутренняя положительная обратная связь, которая приводит к переключению.

Участок 1 вольтамперной характеристики, изображенной на рисунке подобен обратной ветви ВАХ диода, т.к. большая часть приложенного к структуре внешнего напряжения падает на коллекторном переходе, включенном в обратном направлении. С увеличением напряжения увеличивается и прямое напряжение на эмиттерных переходах П1 и П3. Электроны, инжектированные из n – эмиттера в p – базу, образуя в ней избыточный отрицательный заряд, понижающий потенциальный барьер для дырок перехода П3. Это вызывает увеличение инжекции дырок из p – эмиттера в n – базу, создавая в ней избыточный положительный заряд. Последнее обстоятельство увеличивает инжекцию электронов из n – эмиттера в p – базу и т.д. Так образуется положительная обратная связь. В результате накопления избыточного положительного заряда в p – базе и отрицательного в n – базе при некотором напряжении Uвкл коллекторный переход оказывается включенным в прямом направлении, происходит резкое увеличение тока и одновременно уменьшение падения напряжения на тиристоре (участок 2). Для поддержания открытого состояния необходим ток, поддерживающий избыточный заряд в базах. Если же ток понизить до значения Iвыкл., то в результате рекомбинации и рассасывания избыточных зарядов переход П2 вновь окажется включенном в обратном направлении и тиристор выключится.

Структура тиристора может быть представлена как два эквивалентных транзистора, соединенных между собой, как это показано на рисунке.

Таким образом, условием переключения динистора будет выполнение равенства α = 1. Однако величины α1 и α 2 уже при малых токах могут быть близки к единице, поэтому они должны быть уменьшены в процесе изготовления тиристора. Для этого необходимо: 1) одну из баз выполнить толстой: w>>Lд, где w – ширина базы, а Lд – диффузионная длинна соответствующих неосновных носителей; 2) один из эмиттерных переходов шунтируют объемным сопротивлением базы. Если из одной из баз организовать управляющий электрод (невыпрямляющий, омический контакт), получится трех электродный тиристор (тринистор), в котором возможно управление напряжением включения тиристора.