Afaceri	Agricultura	Comunicare	Constructii	Contabilitate	Contracte
Economie	Finante	Management	Marketing	Transporturi

Electrica

Qdidactic » bani & cariera » constructii » electrica
Tranzistoare cu efect de camp - caracteristicile statice

Tranzistoare cu efect de camp - caracteristicile statice

Fisa de documentare 3.1. Tranzistoare cu efect de camp

Tranzistoarele cu efect de camp prescurtate TEC sau FET (Field Effect Transistor) fac parte din familia tranzistoarelor unipolare. la care conductia electrica este asigurata de un singur tip de purtator de sarcina, fie electroni, fie goluri. Functionarea lor se bazeaza pe variatia conductivitatii unui 'canal' dintr-un material semiconductor, ale carui dimensiuni transversale sau concentratii de purtatori de sarcina mobili pot fi controlate cu ajutorul campului electric transversal, creat intre un electrod de comanda numit poarta (gate) situat in vecinatatea canalului si masa semiconductorului unde este format sau indus acest canal.

In functie de tipul de purtatori care produc curentul electric, avem:

TEC cu canal de tip n, in care purtatorii sunt electroni;

TEC cu canal de tip p, in care purtatorii sunt goluri.

Dupa modul de realizare a controlului conductantei canalului, avem:

TEC cu jonctiuni (TEC–J sau J-FET);

TEC cu grila (poarta izolata), avand la baza structura metal–oxid–semiconductor (TEC–MOS) sau metal–izolator–semiconductor (TEC–MIS).

Tranzistorul cu efect de camp cu jonctiune (TEC-J) functioneaza cu purtatori majoritari (electroni in canalul n, respectiv goluri in canalul p) fiind un rezistor a carui sectiune este controlata de grosimea regiunii sarcinii spatiale a unei jonctiuni pn. Termenul de efect de camp este legat de existenta campului electric in zona de sarcina spatiala, camp a carui intensitate este determinata de tensiunea aplicata pe terminalul poarta (gate).

Fig.3.1 Structura unui TEC-J cu canal n

Conductia are loc intr-un canal n (Fig. 3.1) intre contactele sursa (care emite electroni) si respectiv drena (care ii colecteaza). Electrodul denumit poarta contacteaza zona difuzata p+ care impreuna cu substratul p+ delimiteaza canalul n. Jonctiunea pn poarta-canal este polarizata invers, iar grosimea regiunii de sarcina spatiala asociata acestei jonctiuni face ca sectiunea conductiva a canalului (regiunea n neutra) sa fie mai mica decat distanta dintre cele doua jonctiuni. Aceasta sectiune este controlabila electric prin diferenta de potential care exista intre poarta si canal.

Fig. 3.2 Simboluri grafice pentru TEC - J

Sageata din simbolul grafic (Fig. 3.2) desemneaza o jonctiune pn (sensul sagetii de la plan). Curentul de poarta este foarte mic (de ordinul nA) si va fi considerat practic nul. Curentul de drena i_D este normal pozitiv intra in drena tranzistorului cu canal n (electrod care evacueaza electroni) si iese din drena tranzistorului cu canal p. Curentul de sursa este egal cu cel de drena.

Caracteristicile statice ale TEC-J

a. Caracteristicile de iesire (Fig.3.3) i_D= i_D(u_DS ) cu u_GS= constant, numite si caracteristici de drena.

Document online: Elaborarea dozajelor pentru mixturi asfaltice - stabilirea dozajului optim

Eseu: Condensul - ce putem face pentru a micsora riscul aparitiei condensului?

Fig. 3.3 Caracteristici de iesire ale TEC-J

TEC-J este folosit in zona liniara la tensiuni mici drena-sursa ca rezistenta controlata in tensiune. Aici conductanta drena-sursa este identica cu conductanta canalului si rezistenta drena-sursa este functie liniara de tensiunea poarta-sursa aplicata.

Pentru tensiuni mai mari, distingem a zona neliniara, o zona de saturatie a curentului de drena (aici curentul de drena depinde foarte slab de tensiunea drena-sursa), dupa care urmeaza o zona de crestere abrupt (strapungere) a curentului, nemarcata pe grafic.

Zona neliniara este caracterizata de u_DS< u_DS,sat, unde u_DS,sateste tensiunea la care apare saturatia curentului de drena.

Zona de saturatie este caracterizata de faptul ca I_D nu mai creste cu u_DS.

u_DS< u_DS,sat i_D= i_D,sat

Saturatia corespunde momentului in care canalul este strangulat langa drena. Aceasta strangulare apare la randul ei atunci cand diferenta de potential intre poarta si extremitatea de langa drena a canalului este egala cu tensiunea de prag.

b. Caracteristicile de transfer (Fig. 3.4) sunt i_D= i_D(u_GS). Dispozitivul este folosit ca amplificator in zona de saturatie caracterizata de u_DS >u_DS,sat, unde i_D este practic independent de u_DS.

Fig.3.4 Caracteristicile de transfer ale TEC-J

Zona preferata de lucru este cea de la curenti mari, acolo unde si panta caracteristicii este mai mare. Aici curentul scade cu cresterea temperaturii (la U_GS = const) dar problema ambalarii termice nu se pune in cazul TEC-J.

Tranzistorul TEC-MOS este un dispozitiv electronic bazat pe conductia curentului electric la suprafata semiconductorului. Proprietatile conductive ale suprafetei semiconductorului sunt controlate de un camp electric aplicat printr-un electrod izolat de semiconductor (poarta). Conductia se realizeaza pe suprafata substratului de siliciu, intre doua zone cu tip de conductivitate opus celui al substratului; numite sursa (S) si drena (D).

In functie de modul de formare a canalului si de tipul sau, TEC-MOS – urile sunt de patru categorii:

cu canal n, initial;

cu canal p, initial;

cu canal n, Indus;

cu canal p, Indus.

Fig. 3.5 Structura unui TEC-MOS cu canal initial de tip p

In figura 3.5 s-a considerat un substrat de tip n; in acest caz sursa si drena sunt de tip p. Pentru a se putea stabili un curent electric intre sursa si drena, suprafata semiconductorului trebuie inversata ca tip de conductivitate, adica sa devina de tip p. In acest caz, la suprafata apare un canal conductor, de tip p, care leaga sursa de drena. Inversarea tipului de conductivitate a suprafetei, precum si controlul rezistivitatii canalului se face de catre poarta.

Simbolurile grafice pentru tranzistoare MOS cu canal n si p sunt prezentate in figura 3.6:

Fig. 3.6 Simboluri pentru TEC-MOS

De obicei in aplicatii obisnuite substratul se leaga la sursa, dar exista dispozitive la care substratul apare ca un terminal separat. Se observa aceeasi semnificatie pentru sageata din simbolul grafic.

Caracteristicile statice ale tranzistorului MOS

a. Caracteristicile de drena sau de iesire (Fig. 3.7), i_D= i_D(u_DS ) cu u_GS= constant.

Fig. 3.7 Caracteristicile de iesire ale unui TEC- MOS

Se deosebesc trei regiuni:

Regiunea liniara, pentru valori mici ale u_DS,i_D creste proportional cu tensiunea;

Regiunea de saturatie, i_D ramane aproape constant chiar la cresteri relative mari ale u_DS;

Regiunea de strapungere, cresterea u_DS peste o anumita valoare produce o multiplicare in avalansa a purtatorilor de sarcina.

b. Caracteristicile de transfer, i_D= i_D(u_GS).

tip n tip p

Fig. 3.8 Caracteristicile de transfer pentru TEC-MOS cu canal indus

In cazul TEC-MOS cu canal indus (Fig. 3.8), daca acesta este de tip p ambele tensiuni U_GS, U_DS sunt negative. Aceste tranzistoare au canal indus prin aplicarea unei tensiuni U_GS mai mari decat valoarea de prag.

tip n tip p

Fig. 3.9 Caracteristica de transfer pentru TEC-MOS cu canal initial

Unele tranzistoare prezinta canal chiar la tensiuni poarta-sursa nule (U_GS = 0) si se numesc tranzistoare MOS cu canal initial (Fig. 3.9). Aceasta situatie se intalneste in special la tranzistoare cu canal n. Un asemenea tranzistor poate lucra cu orice polaritate a tensiunii de poarta. Daca tensiunea de poarta este pozitiva U_GS > 0, regimul se numeste regim de imbogatire datorita cresterii concentratiei de electroni in canal; daca tensiunea de poarta este negativa U_GS < 0, regimul poarta denumirea de regim de saracire si duce la scaderea concentratiei de electroni din canal pana la disparitia lui (la U_GS = U_T).

Tranzistoarele MOS nu prezinta fenomenele de strapungere secundara si ambalare termica.

Contact \|- ia legatura cu noi -\|
Adauga document \|- pune-ti documente online -\|
Termeni & conditii de utilizare \|- politica de cookies si de confidentialitate -\|
Copyright © \|- 2024 - Toate drepturile rezervate -\|