книги / Элементная база электроники

Э Л Е М Е Н Т Н А Я Б А ЗА Э Л Е К ТР О Н И К И

Б), а зависимость тока коллектора Ik от напряжения между коллек­ тором I k до напряжения между коллектором и эмиттером U кэ при постоянном токе базы 1б - его выходной, коллекторной характери­ стикой (рис. 2.13-В). Входная характеристика мало зависит от U ь и обычно приводят одну характеристику, для выходных при­

водят несколько.

1*,мА

(А). Входная (Б) и семейство выходных (В) характеристик биполярного транзистора

Характеристики транзисторов сильно зависят от температуры. С увеличением температуры возрастает начальный коллекторный ток, увеличиваются усилительные свойства транзистора по току (коэффициент передачи по т о к у ) . В целях увеличения допустимой мощности транзистора, для предотвращения его перегрева транзи­ стор обычно монтируют на специальном радиаторе.

Связь между приращением эмиттерного и коллекторного тока определяется коэффициентом передачи тока:

а = * ^ Ч и к0 = const) = (0,9 - 0,995),

где а - меньше единицы, т.к. часть зарядов в области базы рекс^мбинирует, т.е. объединяется с носителем заряда противополож­ ного знака с образованием нейтральных атомов.

к = ко + а к » Ь, 1б =13- 1 к = (1 - ^ 1 э- 1 ко

Малый управляющий ток базы определил широкое использо­ вание схем с общим эмиттером (рис. 2.13-А).

Для анализа и расчета цепей с биполярными транзисторамиобычно используют h-параметры транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, электрическое состояние такого транзи­

Входные и выходные сигналы приращения д U 6з; д I k, поэто­

hM входное сопротивление транзистора:

h 1Ь - безразмерный коэффициент обратной связи по напряже­ нию:

h = 0,0002 - 0,002 - можно пренебречь;

h - безразмерная величина - коэффициент усиления транзи­ стора по базы (статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ);

h 22э - проводимость выходная транзистора при постоянном токе базы.

Параметры транзистора зависят от частоты переменного напря­ жения. Частота, при которой параметр h2b уменьшается до единицы, называется граничной частотой коэффициента передачи тока frp.

Условиями перегрева ограничивается мощность:

Р >1 -U —Р

r kmax ~ Ak ^ э “ г к*

Увеличение мощности возможно улучшением теплоотвода. Ог­ раничиваются максимальные напряжения и ток:

U K3 — ^ k m a x ’ ^k — ^kinax *

Приведем в качестве примера характеристики биполярных транзисторов КТ206А/8/:

Транзисторы кремниевые эпитаксиально-планарной структуры п-р-п усилительные предназначены для применения в усилителях и импульсных микромодулях герметизированной аппаратуры, бескорпусные с защитным покрытием и гибкими выводами. Тип при­ бора указывается на групповой таре.

Масса транзистора не более 0,002 г.

Изготовитель - акционерное общество «Светлана», г. Санкт-Пе­ тербург.

Электрические параметры Статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ при

Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме ОЭ при

рактеристики (рис. 2.15), почти аналогичные выходные характери­ стикам биполярных транзисторов.

Ток утечки затвора 13 очень мал ( 108...10’7 А), т.к. при U 3H<0 р-n переход между затвором и каналом закрыт, и обычно током утеч­ ки пренебрегают.

Б

о

Рис. 2.15. Семейство выходных (А) и переходная (Б) характеристики полевого транзистора с каналом п-типа

В полевом транзисторе с изолированным затвором между ме­ таллическим затвором и каналом находится тонкий слой диэлек­ трика ( МДП-транзисторы - металл-диэлектрик-полупроводник). В МОП-транзисторах (металл-окисел-полупроводник) в качестве диэлектрика обычно используют окись кремния.

Изолированный затвор позволяет работать в области положи­ тельных напряжений на затворе U w > 0, в которой происходит рас­ ширение канала и увеличение тока стока 1с.

Основные параметры полевых транзисторов: Крутизна переходной характеристики S:

S = dl /dU при U = const.

Дифференциальное сопротивление стока (канала) на участке насыщения:

„ AUfH

R = —— при и ,и = const dlc

В качестве примера приведем характеристики полевого транзис­ тора 2П310А /8/

Транзисторы кремниевые и диффузионно-планарные полевые с изолированным затвором и каналом n-типа предназначены для применения в приемно-передающих устройствах свер^высокочастогного диапазона. Выпускаются в металлостсклянном корпусе с

гибкими выводами. На торцевую поверхность баллона каждого тран­ зистора наносится красная точка.

Масса транзистора не более 0,7 г. Изготовитель - НПП «Восток», г. Новосибирск.

Минимальное расстояние места изгиба выводов от корпуса тран­ зистора 3 мм, радиус изгиба не менее 1,5 мм.

Пайка выводов транзистора допускается не ближе 3 мм от кор­ пуса. Пайку производить отключенным от сети паяльником мощ­ ностью не более 60 Вт. В момент пайки все выводы транзистора должны быть закорочены. При работе с транзисторами необходи­ мо принимать меры по их защите от статического электричества.

Полевые транзисторы могут работать на частотах до несколь­ ких сотен мегагерц, применяют в усилительных каскадах с высо­ ким входным сопротивлением, в ключевых и логических схемах.

2.5. ТИРИСТОРЫ Тиристор - полупроводниковый прибор с тремя или более р-п

переходами, в вольт-ампернбй характеристике которого имеется участок отрицательного дифференциального сопротивления. Ма­ териал тиристоров - обычно кремний (рис.2.16).

Рис. 2.16. Классификация и условные графические обозначение тиристоров

1В диапазоне температур +25...+125 °С мощность рассчитывается по формуле Р макс = 80 - 0,55(1-25° С), мВт,

где t °С - температура окружающей среды при эксплуатации прибора.

Диодный тиристор - динистор имеет 2 вывода. Триодный тирис­ тор - тринистор имеет третий управляющий электрод.

Тиристоры имеют четырехслойную структуру с тремя р-n пере­ ходами.

Центральный переход обычно закрыт, и к нему приложено все напряжение питания. Включение тиристора происходит при кри­ тическом напряжении U вкл которое приводит к лавинообразно­ му размножению движущихся зарядов в закрытом до этого пере­ ходе-(рис. 2.17-Б).

Рис. 2.17. Вольт-амперные характеристики, симметричного (А) и несимметричного

(Б) тиристоров

Происходит переключение тиристора, напряжение снижается до 0,5-1В, ток в приборе нарастает в ^соответствии с вертикаль­ ным участком вольтамперной характеристики. При уменьшении тока восстанавливается высокое сопротивление центрального пе­ рехода, время восстановления после снятия напряжения обычно 1030 мкс.

Напряжение U ^ может быть снижено введением неосновных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к центральному закрытому переходу. Эти добавочные носители заряда увеличива­ ют число актов ионизации атомов в переходе, в связи с чем напря­ жение включения UBKJI уменьшается.

Добавочные носители заряда вводятся через управляющий элек­ трод триодного тиристора от независимого источника питания (рис. 2.17-Б). Ток управления на несколько порядков ниже^основного тока тиристора.

В симметричных тиристорах открывание происходит в прямом

и в обратном направлениях (рис. 2.17-А). Это достигается встречно­ параллельным включением двух одинаковых четырехслойных струк­ тур. В несимметричных тиристорах при подаче обратного напря­ жения возникает небольшой ток. Во избежание пробоя тиристора в обратном направлении необходимо, чтобы обратное напряжение

было меньше U -

оор.тах

Промышленность выпускает тиристоры на токи 1-2000 А и на­ пряжение 100-4000 В. Тиристоры широко применяют в управляе­ мых выпрямителях, инверторах, регуляторах сварочного тока.

Основные параметры различных видов тиристоров приведены в ГОСТ 20332-84 «Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров»:^ jCDmmt - максимально допустимый сред­

1^ - запираемый и м п у л ь с н ы й т о к (для запираемых тиристоров); _1ос и - повторяющийся импульсный ток в открытом состоянии: наи­ большее мгновенное значение тока в открытом состоянии тиристо­ ра, включая все повторяющиеся переходные токи; - повторя­ ющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии: наиболь­ шее мгновенное значение напряжения в закрытом состоянии, при­ кладываемого к тиристору, включая только повторяющиеся пе­ реходные напряжения; U cmnx -максимально допустимое постоянное напряжение в закрытом состоянии: - наименьшее значение прямого напряжения , необходимое для переключения динистора из закрытого состояния в открытое; U бр , - повторяющееся им­ пульсное обратное напряжение: наибольшее мгновенное значе­ ние обратного напряжения, прикладываемого к тиристору, вклю­ чая только повторяющиеся переходные напряжения: U^pmax - мак­ симально допустимое постоянное обратное напряжение : 1^ улрудар­ ный неповторяющийся ток в открытом состоянии : наибольший импульсный ток в открытом состоянии, протекание которого вы­ зывает превышение максимально допустимой температуры пе­ рехода, но воздействие которого за время службы тиристора пред­ полагается редким, с ограниченным числом повторений; 15^ м - им­

пульсное напряжение в открытом состоянии: наибольшее мгно­ венное значение напряжения в открытом состоянии, обусловлен­ ное импульсным током в открытом состоянии заданного значения; - постоянное напряжение в открытом состоянии: 1^ п - повторя­ ющийся импульсный ток в закрытом состоянии : импульсный ток в закрытом состоянии, обусловленный повторяющимся напряжени-

ем: I - постоянный ток в закрытом состоянии: J o(.pn - повторяю­ щийся импульсный обратный ток : импульсный обратный ток, обус­ ловленный повторяющимся импульсным обратным напряжением; 1рбР ~ постоянный обратный ток ; 1^о1 - отпирающий постоянный ток управления: наименьший постоянный ток управления, необхо­ димый для включения тиристора; U - отпирающее постоянное напряжение управления : напряжение управления, соответствую­ щее 1уот; 1у от| - отпирающий и м п у л ь с н ы й т о к управления:

отпирающее импульсное напряжение управления : Д h - запираю­ щий импульсный ток управления : наименьший импульсный ток управления, необходимый для выключенйя тиристора; Ц, з ь - запи­ рающее импульсное напряжение управления: скорость нарастания тока в открытом состоянии : - критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии: наибольшее значение скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии, которое не вызыва­ ет переключения тиристора из закрытого состояния в открытое; критическая скорость нарастания коммутационного напряжения: наибольшее значение скорости нарастания основного напряжения, которое непосредственно после нагрузки током в открытом состоя­ нии в противоположном направлении не вызывает переключения

противление переход-корпус: R - тепловое сопротивление переход-среда.

ГЛАВА 3 МИКРОСХЕМЫ

Комплектующее изделие, созданное на основе принципов эле­ ментной интеграции - объединение в одном сложном миниатюрном элементе многих простейших (резисторов, диодов, транзисторов

ит.д.), называют интегральной микросхемой (ИМО.

Всоответствии с терминологией в микроэлектронике согласно ГОСТ 17021-88: Интегральная микросхема - микроэлектронное из­ делие, выполняющее определенную функцию преобразования, об­ работки сигнала и (или) накапливания информации и имеющее вы­

сокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуата­ ции рассматривается как единое целое.