СПРАВОЧНИК МОЛОДОГО РАДИСТА
       

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.

Рис. 70. Схема включения по­левого транзистора

Полевой транзистор с управляющим р-n-переходом (рис. 70) 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 определяет-ся 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 (рис. 71) 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.







Рис. 71. Структура полевого МДП-транзистора с встроен­ным каналом

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 при

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 ъра* ничная частота fг — частота, при которой коэффициент усиления по мощности усилительного каскада превышает единицу и опреде­ляется крутизной и выходной емкостью транзистора





Рис. 72. Цоколевка (а), габаритные размеры (б) и ус­ловное изображение (в) полевого транзистора КП103

Кремниевые полевые транзисторы КШОЗ (Е, Ж, И, К, Л, М) имеют р-л-переход и канал р-типа и выпускаются в металлическом или пластмассовом корпусе (рис. 72, а — в) массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 55 до +85 °С, Электрические параметры транзисторов приведены в табл. 127.

Таблица 127

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=

2,5

3,8

 

  

 10,5

 
= 10 В и

 

  

  

  

  

  
(Лш=0 В

 

  

  

  

  

  
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 ..... ....... 8

Мощность 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 (рис. 73, а), 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.



Рис. 73. Цоколевка и основные размеры кремниевых полевых тран­зисторов: а — КП301Б, б — КП302, в — КПЗОЗ, г — КП305, д — КП306 (КН350)



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 (рис. 73, б), 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. 128.

Таблица 128

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 U си =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 (рис. 73, в), 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. 129.

Таблица 129

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 (рис. 73, г), 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. 130.

Таблица 130

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 ............. -150

125................. 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 (рис. 73, д), 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........... 25

Ток стока, мА .............. 20

Мощность рассеивания, мВт, при температуре сре­ды, °С:

от — 60 до +35° . .......... 150

125 . . ... .............. 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 (см. рис. 73, 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 ............200

85................ 100

 



Содержание раздела