Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 [ 94 ] 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

видим, унитрон представляет собои пластинку полупроводника типа п, у которой на торцах имеются омические контакты, а на одной из граней - слой типа р. Последний образует с пластинкой р-п переход. Электрод, связанный со слоем р, называется затвором. Двумя другими электродами являются омические контакты. К ним подключается источник питания. При этом тот контакт, от которого движутся основные носители (в нашем случае - электроны), называется истоком, а тот, к которому они движутся, - стоком. Следовательно, в унитроне типа п сток имеет положительную 1ГОлярность относительно истока; р-п переход работает в обратном направлении, для этогона затвор подается отрицательное смещение относительно истока, как показано на рис. 5-13,6.

Исток



Сток

Рис. 5-13. Конструкция унитрона (а) и схема его включения (б).

Принцип действия унитрона очень прост и заключается в том, что при изменении потенциала затвора меняется ширина р-п перехода, а значит, и рабочее сечение пластины. В результате меняются ее сопротивление и соответственно ток в рабочей цепи. Поскольку р-п переход работает в обратном включении, его сопротивление для входного сигнала велико и входная мощность мала. Полезная мощность, определяемая значением питающего напряжения и соотношением сопротивлений пластины и нагрузки, может значительно превышать входную мощность. Таким образом, унитрон является усилительным прибором типа управляемого активного сопротивления, причем он имеет много общего с электронной лампой. Это сходство выражается не только в большом входном сопротивлении, но и в том, что при достаточном отрицательном смещении затвора расширившийся переход может перекрыть все сечен.е пластинки; это вызовет отсечку тока в рабочей цепи - явление, аналогичное запиранию лампы. Перейдем к более детальному анализу.

Назовем каналом рабочую (переменную) часть объема пластины, расположенную под р-п переходом . Пренебрегая пока холостыми участками пластины, прилегающими к истоку и стоку, можно представить структуру унитрона в еще более упрощенном виде (рис. 5-14). Обозначим максимальную толщину канала через а, его ширину через Z и длину через L. Пусть = О, тогда канал будет эквипотенциальным слоем и напряжение на р-п переходе

Вариант типа р, не имея принципиальных отличий, уступает типу по частотным свойствам, шумам и стабильности [96].

От термина канал происходит второе название унитрона и его вариантов: канальные транзисторы.



будет равно на ирб1яженди всего канала . Соответственно в любой точке ширина перехода равна /, а толщина канала

w - a - l.

Подставляя сюда выражение (2-12) для ширины / и полагая qN = qn = l/pf.i (см. (1-366)], получаем:

w = a - 1/2еобр[,1 <7з.

Из условия W - О легко найти напряжение отсечки:

f/30 = -

(5-24)

2eo8pfx

Например, при а 2 мкм и р = 2 Ом-см для кремния получается = 6,4 В. Используя (5-24), запишем толщину какала в более компактной форме:

В рабочем режиме, когда иФ 0, канал не является эквипотенциальным слоем; в разных точках х по-

Исток Сток

Затвор


р-слои: Переход Канал

Рис. 5-14. Рабочая часть уинтро-иа.


Рис. 5-15. Сечение канала при ненасыщенном режиме унитрона (а), на границе насыщения (б) и при насыщенном режиме (е).

тенциал различен: он меняется от t/д: = О около истока до Ux - ~ около стока. Поэтому обратное напряжение на р-п переходе, равное U3 -f- Ux, увеличивается в направлении от истока к стоку. Соответственно ширина перехода в этом направлении растет, а канал сужается (рис. 5-15, а).

В наиболее узком месте (около стока) суммарное напряжение на переходе равно U3 -f U. С ростом U суммарное напряжение в конце концов делается равным f/go и переход почти смыкается (рис. 5-15, б). В отличие от случая U = f/30 это, разумеется, не приводит к отсечке тока, так как само смыкание является следствием увеличения тока. Вместо отсечки тока происходит отсечка его приращений, т. е. резкое возрастание д и ф -

* Далее под U3 будет пониматься модуль напряжения на затворе,



ференциального сопротивления канала. 11ри этом на кривой (f/c). начиная с некоторой точки Н, получается почти горизонтальный участок (рис. 5-16, а). Такой режим можно назвать

насыщенным, а напряжение напряжением насыщения (Уз + f/c = f30 и равна:

f/e.H. при котором ОН наступаст, -

Эта величина получается из условия

(5-26)

f/. = f/30-f/.

Напряжение uy уменьшается с ростом f/g. В режиме насыщения, когда > u потенциал горловины канала сохраняет значение t/сн (в противном случае канал

1с мА


Рис. 5-16. Семейства выходных (а) и передаточных (б) характеристик

унитрона.

должен был бы еще больше сужаться, что невозможно), но <<горло-вииа сдвигается относительно стока (рис. 5-15, в}. Разность потенциалов t/e - t/c.H падает на участке между стоком и горловиной , а протяженность этого участка определяется формулой (2-12), если положить u = 11,- /Ус.н. Таким образом, в режиме насыщения происходит модуляция длины канала по аналогии с эффектом Эрли в биполярных транзисторах (см. § 4-2).

При расчете характеристик унитрона следует учесть, что сопротивление канала меняется вдоль оси х, поскольку меняется толщина W. Функцию W (х) получаем, заменяя на us+ ux фор муле (5-25). Тогда падение напряжения на элементарном участке dx составляет:

dU.I.dR.I.{l-Y

Ток 4 остается неизменным в любом сечении. Поэтому, разделяя переменные и интегрируя обе части соответственно в пределах от О до (Ус и от О до L, можно представить искомую функцию



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 [ 94 ] 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.