Полевые транзисторы
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