.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы В полевых или униполярных транзисторах ток переносится но­сителями лишь одного знака — электронами или дырками — основ­ными для данного полупроводника. Различают полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом и транзисторы с изолированным за­твором с встроенным или индуцированным каналом. Полевой транзистор с управляющим р-n-переходом представляет собой кристалл полупроводника ПК электронной про­водимости (n-типа) с двумя внешними токоотводами — истоком И и стоком С, через которые проходит ток, создаваемый основными носителями заряда. Между внешними токоотводами подключены нагрузка RH и источник постоянного Напряжения £с. Токоотвод И, через который в кристалл входят основные носители заряда, назы­вают истоком, а токоотвод С, через который заряды выходят во внешнюю цепь, — стоком.
В основном кристалле полупроводника создана область проти­воположного типа проводимости — дырочной (р-типа), которая вы­полняет функции управляющего электрода и называется затвором 3. Между затвором и основным кристаллом возникает р-n-переход, а в самом кристалле создается уз­кий, канал К. (n-типа) для дви­жения основных носителей заря­да — электронов. Сечение канала зависит от напряжения на затворе. Обычно к затвору подводится по­стоянное обратное напряжение смещения Е3 (минус подключен к р-, а плюс — к n-области). Меж­ду затвором и истоком подключа­ют источник переменного напря­жения сигнала Ucmsinwt, которое требуется усилить. При отсутствии сигнала на входе основные носители заряда — электроны под действием ускоряю­щего поля дрейфуют в канале от истока к стоку, создавая ток в кристалле. Этот ток определяется напряжением стока и сопротивлением канала, зависящим от его сечения. Если одновременно с напряжением смещения Еэ в цепь затво­ра подается переменное напряжение сигнала, результирующий по­тенциал на р-я-переходе изменяется U3= — Ea+Ucm sin wt. При этом будет изменяться ширина p-n-перехода, что вызовет изменение се­чения канала, а следовательно, и его проводимости. В результате напряжение сигнала модулирует сечение канала, управляя током в канале и нагрузке. Таким образом, в полевых транзисторах с уп­равляющим р-гс-переходом под действием поля внешнего источника изменяется сечение токопроводящего канала. Транзисторы МДП с изолированным затвором (со структурой металл — диэлектрик — полупроводник) и МОП (со структурой металл — оксид — полупроводник) имеют один или несколько затворов, электрически изолированных от токопроводящего канала, который может быть встроенным или индуцированным. В прибо­рах со встроенным каналом К основой служит пластин­ка слаболегированного кремния р-типа проводимости. Области стока С и истока И, обладающие проводимостью я+-типа, соединены встроенным каналом — узкой слаболегированной областью кремния проводимостью n-типа. Затвор 3 представляет собой металлический слой, изолированный от канала тонким диэлектриком. При подаче на затвор переменного напряжения сигнала проис­ходит изменение проводимости канала и проходящего через него тока. Так, при отрицательном напряжении на затворе электроны вытесняются из области канала в объем полупроводника р-типа. Канал обедняется носителями заряда и его проводимость уменьша­ется. При подаче на затвор положительного напряжения проис­ходит обогащение канала электронами и его проводимость возра­стает. Полевой транзистор с изолированным затвором в отличие от полевого транзистора с управляющим p-n-переходом может ра­ботать с нулевым, отрицательным или положительным смещением. Другим важным преимуществом полевых транзисторов с изолированным затвором является большое (до 100 ГОм) входное сопро­тивление, которое определяется изолирующей прослойкой между затвором и истоком. Кроме параметров режима, присущих бипо­лярным транзисторам, полевые транзисторы характеризуются также следующим рядом параметров постоянного тока. Ток утечки затвора IЗ.ут — ток в цепи затвора при заданном напряжении. Полевые транзисторы с управляющим р-я-переходом обычно имеют ток IЗ.ут, равный нескольким наноамперам, а с изолированным затвором — нескольким пикоамперам. Ток утечки затвора является неуправляемым током, который растет с увели­чением температуры. Чем меньше этот ток, тем лучше качество транзистора.
Начальный ток стока Iс.нач, — ток в цепи стока при заданном напряжении на стоке и напряжении на затворе, равном нулю Напряжение отсечки Uзи.0тс — напряжение на затворе при ко­тором ток в цепи стока достигает заданного низкого значения (тран­зистор закрывается). В полевых транзисторах с индуцированным каналом ток в цепи стока появляется лишь при образовании кана­ла при некотором пороговом напряжении на затворе UПОР
Параметрами режима малого сигнала являются следующие
  • Статическая крутизна S характеристики прямой передачи тока определяемая как отношение изменения тока в цепи стока к выз­вавшему его изменению напряжения на затворе S=ДIc/ДU3 Обычно S=0,5+5 мА/В.
  • Статический коэффициент усиления по напряжению ц=ДUс/ДUз ~ 25-100.
  • Выходное сопротивление Rвых=AUc/ДIc при U3=const, которое достигает десятков или сотен килоомов
  • Входное сопротивление RВХ=ДU3/ДI3 при Uc=const, которое достигает нескольких мегаомов и является преимуществом полевых транзисторов перед биполярными. В основном входное сопротивле­ние определяется сопротивлением p-n-перехода, находящегося под постоянным обратным напряжением, при котором очень мал обрат­ный ток затвора.
  • Входная емкость Сзи и проходная Ссз емкость — емкости между затвором и истоком и стоком и затвором (обычно несколько пикофарад). Проходная емкость представляет собой часть барьерной ем­кости р-л-перехода (затвора).
  • Частотными параметрами полевых транзисторов является граничная частота fг — частота, при которой коэффициент усиления по мощности усилительного каскада превышает единицу и опреде­ляется крутизной и выходной емкостью транзистора
Кремниевые полевые транзисторы КП103(Е, Ж, И, К, Л, М) имеют р-л-переход и канал р-типа и выпускаются в металлическом или пластмассовом корпусе массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 55 до +85 °С, Электрические параметры транзисторов приведены в табл.
Параметры
 
Типы транзисторов
КП103Е
КП103Ж
КП103И
КП103К
КШОЗЛ
КП103М
Ток стока, мА
0,3 —
0,3 —
0,4-4
1 — 5,5
2,7-
3 — 12,
при Уси
= 10 В и
Лш=0 В
2,5
3,8
 
 
10,5
 
Крутизна ха-
рактеристи-
ки тока сто-
ка, мА/В
0,4 —
2,4
 
 
0,5-
2,8
 
 
0,6 —
2,9
 
 
1 — 3
 
 
 
1,2-
4,2
 
 
1,3-4,4
 
 
 
Напряжение
отсечки, В,
При Uca =
=10 В, Iс =
= 10 мкА
и Узи=0 В
0,4-
1,5
 
 
 
 
0,5 —
2,2
 
 
0,8-3
 
 
 
 
 
1,4 — 4
 
 
 
 
 
2 — 6
 
 
 
 
 
2,8-7
 
 
 
 
 
Суммарное на-
пряжение
15
 
15
 
15
 
J5
 
17
 
17
 
  • Напряжение Uси *, В . .........., . 10 Ток затвора, нА, при UЭи = 10 В и Uси = 0 В . . . .20 Коэффициент шума, дБ, при Uзи=0 В, Uси = 5 В и f=1 кГц.................. 3
  • Емкость, пФ, при Uси = 10 В и Uзи — О В:входная .......... 20 проходная ..... ....... 8Мощность рассеивания, мВт ......... 120
  • * Напряжение стока — отрицательное относительно истока, на за­творе — положительное.  
Кремниевые полевые транзисторы КП301Б представляют собой МОП-структуры с изолированным затвором 3 и индуцированным каналом р-типа и выпускаются в металлическом корпусе с гибкими выводами с диапазоном рабочих температур от — 40 до +70 °С. Напряжение на стоке отрицательное относительно исто­ка и подложки, на затворе — также отрицательное. Электрические параметры транзисторов приведены ниже.  
  • Ток стока, мА.............. 15 Начальный ток стока *, мкА......... 0,5
  • Крутизна характеристики*, мА/В, при Iс = 5 мА и f=50 — 1500 Гц.............. 1
  • Ток затвора, нА, при Uся=0 В и Uзи=30 В ... 0,3
  • Напряжение U3a, В........... 30 Напряжение UСи, В......... . . . 20
  • Проходная емкость**, пФ, при f=10 МГц . , 1
  • Входная и выходная емкости **, пФ, при f=10 МГц................. 3,5
  • Коэффициент шума**, дБ, при f==100 МГц, Rг=l кОм................. 9,5
  • Мощность*** рассеивания, мВт, при TС=20°С . , 200
  • Ток порога*, мкА, при Uзи = 6,5 В...... 10
  • Пороговое напряжение*, В, при Iс = 0,3 мА ... 4,2 Коэффициент усиления по мощности **, дБ, при f=100 МГц и Rг=1 кОм . .......... 15
  • * При Uси = 15 В. ** При Uси = 15 В и Iс=5 мА.
  • *** При температуре среды 20 — 55 °С мощность, мВт, Р макс ** =200-1,5(7С — 20). 
Кремниевые полевые транзисторы КП302 (А, Б, В) с р-n-пере-ходом и каналом n-типа выпускаются в металлическом корпусе с гибкими выводами массой 1,5 г, с диапазоном рабочих температур от — 70 до +100°С. Напряжение на стоке положитель­ное относительно истока, а на затворе — отрицательное. Электричес­кие параметры приведены в .табл.

Параметры
Типы транзисторов
КП302А
КП302Б
КП302В
Ток стока *, мА, при V
си = 7 В и
3 — 24
18 — 43
33
Крутизна характеристики,
мА/В, при
UСи=7 В, Uзи=0 В
и f=50
1500 Гц
 
5
 
 
7
 
 
 — .
 
 
Напряжение отсечки, В,
при UСи =
= 7 В и Iс = 10 мкА
 
5
 
7
 
10
 
Ток затвора, нА, при Uзи
= 10 В
10
10
10
Напряжение Uaa, В Сопротивление канала,
Ом, при
10
10
150
12 100
Uси=0,2.В и Uзи=0 В
 
 
 
 

  • Напряжение Uси, В............ 20
  • Напряжение UC3, В........... . 20
  • Емкость**, пФ, при Uси=10В и f=10МГц: проходная .......... ..... .8 входная.............. . . 20
  • Ток затвора при прямом смещении, мА .*..... 6 Обратный ток перехода сток — затвор, мкА, при
  • U3C=20 В................... 1
  • Мощность рассеивания***, мВт, при 7С=20°С . . . 300
  • * Для КП302В напряжение Uси =10 В.
  • ** При Iс=3; 18; 33 мА соответственно для групп А, Б, В. *** При температуре среды 20 — 100 °С мощность, мВт, Pмакс =300-2 (Т с — 20).  
Кремниевые полевые транзисторы КП303 (А — И) выпускают с p-n-переходом и каналом n-типа в металлическом корпусе с гиб­кими выводами массой 0,5 г, с диапазоном рабочих температур от — 40 до +85 °С. Напряжение на стоке положительное относительно истока, на затворе — отрицательное. Электрические параметры транзисторов приведены в табл. 

Параметры
Типы транзисторов
 
 
КПЗОЗА
КПЗОЗБ
КП303В
КП303Г
Ток стока, мА, при UCи=
= 10 В и Uзи = 0 В
0,5 — 2,5
 
0,5 — 2,5
 
1,5 — 5
 
3 — 12
 
Крутизна характеристики,
мА/В, при Uси=10 В,
1 — 4
 
1 — 4
 
2-5
 
3 — 7
 
Uзи = 0 В и f=50-
1500 Гц
 
 
 
 
 
 
 
 
Напряжение отсечки, В, при
Uсч=10 В и Iс = 10 мкА
0,5 — 3
 
0,5-3
 
1-4
 
До8
 
Ток затвора, нА, при Uзи =
= 10 В и Uси=0 В
1
 
1
 
1
 
0,1
 
Продолжение
 
Параметры
Типы транзисторов
КП303Д
КП303Е
КП303Ж
КП303И
Ток стока, мА
3-9
5-20
0,3 — 3
1,5 — 5
при UCH=10 В и Uзи=0 В
 
 
 
 
Крутизна характеристики,
2,6
4
1 — 4
2 — 6
мА/В, при Uси=10 В,
 
 
 
 
Uзи=ОВ и f=50-1500Гц
 
 
 
 
Напряжение отсечки, В, при
До 8
До 8
0,3 — 3
0,5-2
Uси =10 В и Iс = 10 мкА
 
 
 
 
Ток затвора, нА, при Uзи =
1
1
5
5
=10В и Uси=ОВ
 
 
 
 
Напряжение Uзи, В , ...
... . . 30
Напряжение Uси, В , ...
25
Напряжение Uсз, В , ...
30
Емкость, пФ:
входная
6
проходная
2
Ток стока, мА
20
Мощность* рассеивания, мВт, при температуре среды,°С: от —40 до +25 .....
200
85 ........ . .
100

* При температуре среды от 25 до 85°С мощность, мВт, Р макс — =200 — 1,6(ГС — 25). 
 
Кремниевые полевые транзисторы КП305 (А, Е, Ж, И), имеющие МОП-структуру с изолированным затвором и встроенным каналом n-типа, выпускают в металлическом корпусе с гибкими выводами массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до + 125°С. Напряжение на стоке положительное относительно исто­ка, на затворе — отрицательное. Электрические параметры транзи­сторов приведены в табл

Параметры
Типы транзисторов
 
 
КП305Д
К.П305Е
КП305Ж
КП305И
Ток стока, мА Крутизна характеристики,
15 5,2 — 10,5
15 4-8
15 5,2 — 10,5
15 4 — 10
мА/В, при Uoa= 10 В,
 
 
 
 
Iс = 5 мА и f=1000 Гц Напряжение Uaa, В, при UСИ=10 В и Iс=5 мА
0,2 — 2
От — 0,5
до +0,5
От — 0,5
до + 0,5
От — 2,5 до — 0,2
Ток затвора, нА, при UCm =
1
0,005
1
1
=0 В, Uзи=15В
 
 
 
 
Коэффициент шума при
7,5
 —
7,5
 —
Uси = 15 В, Iс = 5 мА, f=
 
 
 
 
=250 МГц и усилении по
 
 
 
 
мощности более 13 дБ
 
 
 
 

  • Напряжение отсечки, В, при UСи=10 В и Iс =10 мкА ................. 6
  • Напряжение UСи, В ............ 15 Напряжение (У3и, В . . ......... ±15 Напряжение Uca, В ............ ±15
  • Напряжение сток — подложка........ .15
  • Емкость, пФ, при Uси =10 В, Iс = 5 мА и f= 10 МГц: входная ................ 5 проходная.............. 0,8
  • Мощность рассеивания, мВт, при температуре ере­ды, °С: от — 60 до +25 ............. -150125................. 50
 Таблица 131

Параметры
 
Типы транзисторов
КП306Д
КП306Б
KП306B
Характеристики по первому затвору
 
 
 
Крутизна характеристики,
3 — 8
3 — 8
3-8
мА/В, при UСи=15 В, Uз2и=
 
 
 
= 10 В, Iс =5 мА и f=1 кГц
 
 
 
Напряжение отсечки, В, при
 — 4
 — 4
6
Uси=15 В, U32и=10 В и Iс =
 
 
 
= 10 мА
 
 
 
Напряжение U31и, В, при UСи= 15 В, Iс =5 мА и U32и=
От — 0,5 до +0,5
0 — 2
От — 3,5
до 0
= 10В
 
 
 

 Кремниевые полевые транзисторы КП306 (А, Б, В), имеющие МОП-структуру с двумя изолированными затворами и встроенным каналом n-типа (исток и подложка соединены с корпусом), выпус­кают в металлическом корпусе с гибкими выводами массой 1 г; с диапазоном рабочих температур .от — 60 до -j-125°C. Электрические параметры приведены в табл. 131.
  • Ток первого затвора, мА, при U31И=20 В и UСи =Uз2и = 0 В................. 5
  • Емкость, пФ, при Uси=20 В, Iс=5 мА и U32и= 10 В: входная ................ 5 проходная ,..............0,07
  • Коэффициент шума, дБ, при Uси=20 В, Iс = 5 мА, f=100 МГц и U32и= 10 В.........-. . 7
  • Входное сопротивление, кОму на частоте 60 и 100 МГц . . .............. .соответст­венно 12 и 5
  • Характеристики по второму затвору
  • Крутизна характеристики, мА/В..... 2 Ток второго затвора, нА .,,.,..,., 5 Емкость, пФ: входная.............. . , 4 проходная ........ ....... 1 между первым и вторым затворами..... 0,01
  • Коэффициент шума, дБ........... 10
  • Предельные параметры режима работы , .
  • Напряжения U31И, U32и, U31с, U32c, UCи, В ... 20 Напряжение U31, 32, В........... 25Ток стока, мА .............. 20
  • Мощность рассеивания, мВт, при температуре сре­ды, °С: от — 60 до +35° . .......... 150125 . . ... .............. 50
 Кремниевые полевые транзисторы КП350 (А, Б, В), имеющие МОП-структуру с двумя изолированными затворами и встроенным каналом я-типа, выпускают в металлическом корпусе с гибкими выводами, д), массой 1 г, с диапазоном рабочих тем­ператур от — 40 до +85 °С. Напряжение на стоке положительное относительно истока, на затворах — отрицательное. Электрические параметры транзисторов приведены ниже.
  • Начальный ток стока, . мА, при UCK=15 В для . групп: КП350А и КП350Б........... 3,5 КП350В................ 6
  • Крутизна характеристики, мА/В, при Uз2и = 5 В, Uси = 10 В, Iс = 10 мА, f=0,05-т-1,5 кГц и температу­ре среды °С: * от — 40 до +20 . ,......... . - 6 85 . ..... .......... 4
  • Напряжение отсечки, В, при U32и = 6 В, Uси=15 В и Iс = 0,1 мА . .............. 6
  • Ток затвора, нА, при U31И = — 15 В, Uз2и=15 В . . 5
  • Коэффициент шума, дБ, при U32и = 6 В, Uси=10В, Iс = 10 мА и f=400 МГц........... 6
  • Входная и выходная емкости, ПФ, при Uси = 10 В, Uз1и = U32и = 0 В и f=10 МГц........ 6
  • Проходная емкость, пФ, при £УСи = 10 В, U31И = Uз2и = 0 В и f=10 МГц .......... 0,07
  • Выходная проводимость, мкСм; при UСи=10 В, U32H=6 В и Iс = 10 мА ........... 250
  • Рабочая частота для КП350А, МГц.....250
  • Предельные параметры режима работы Напряжения f3m, Uaw, Uси, U32c, В .... 15
  • Напряжение U31C, В........... 20 Ток стока, мА............. 30
  • Мощность рассеивания, мВт, при температуре среды, °С: от — 40 до +25 ............20085................ 100