Рис. 4.24.ВАХ ПТ с р-n переходом и n-каналом:
а) стоковые; б) стоко-затворные
На участке БВ существенное сужение стокового участка канала и значительное уменьшение его общей проводимости замедляют рост тока Iс с увеличением Uси. В точке В при UCИ. нас = |U3И. отс| ток стока достигает значения насыщения и при дальнейшем увеличении Uси остается почти неизменным. Этот ток называется начальным током стока IС. нач. При UCИ. проб возникает электрический пробой стокового участка управляющего р-n-перехода и ток стока резко возрастает. При подаче некоторого отрицательного напряжения на затвор (Uзи < 0) управляющий р-n-переход расширяется, сужая токопроводящий канал, что приводит к уменьшению исходной проводимости канала и более пологому ходу начального участка данной статической стоковой характеристики. При этом значения UCИ. нас и ICИ. нас уменьшаются. Несколько меньшим оказывается и напряжение электрического пробоя, так как обратное напряжение на стоковом участке управляющего р-n-перехода представляет собой сумму Uси + |Uзи|. Аналогичный вид имеют и все остальные характеристики семейства. Геометрическое место точек, соответствующих перекрытию токопроводящего канала и наступлению режима насыщения на графике (рис. 4.24, а), показано штриховой линией.
Статическая стоко-затворная характеристика (характеристика управления) Iс = φ(Uзи) приведена на рис. 4.24, б. Так как ПТ обычно работает в режиме насыщения, то, как правило, рассматривают стоко-затворную характеристику для этого режима работы. Начальный участок при U3И. отс соответствует установлению в транзисторе остаточного тока IС. ост, имеющего значение несколько микроампер. При Uзи = 0 значение тока стока достигает максимальной величины IC.max.
Статические стоковые характеристики МДП-транзисторов с индуцированным каналом имеют аналогичный характер (рис. 4.25).
Рис. 4.25.ВАХ ПТ с индукционным каналом р-типа: а) стоковые; б) стоко-затворные
При определенном напряжении |UЗИ| < |UЗИ. пор| канал находится практически в закрытом состоянии (IС = IС. ост). При увеличении напряжения UЗИ > UЗИ. пор происходит смещение тока насыщения в сторону увеличения. Начальный участок стоко-затворной характеристики при UЗИ. пор соответствует IС = IС. ост, аналогично ПТ с р-n-переходом.
В МДП-транзисторе с индуцированным каналом с подложкой p-типа при Uзи = 0 канал n - типа может находиться в проводящем состоянии. При некотором пороговом напряжении UЗИ. пор < 0 проводимость канала значительно уменьшается. Статические стоковые характеристики в этом случае будут иметь вид, изображенный на рис. 4.26, а, а стоко-затворная характеристика пересекает ось ординат в точке со значением тока IС. нач (рис. 4.26, б).
Рис. 4.26.ВАХ ПТ со встроенным каналом n-типа: а) стоковые; б) стоко-затворные
Особенностью МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа является возможность работы без постоянного напряжения смещения (Uзи = 0) в режиме как обеднения, так и обогащения канала основными носителями заряда. МДП-транзистор со встроенным каналом имеет вольт-амперные характеристики, аналогичные изображенным на рис. 4.26.
Токи утечки затвора ПТ очень малы, но они резко возрастают при загрязнении изолятора вывода затвора и при увеличении влажности. Поэтому для обеспечения малых токов затвора рекомендуется перед монтажом промыть изолирующую часть корпуса ПТ в спирте, затем высушить и покрыть влагостойким лаком (например, УР-231 или Э-4100).
ПТ чувствительны к перегрузкам на затворе, даже если напряжение вызвано маломощным источником.
Некоторые трудности взаимной замены ПТ заключаются в разнообразии технологии их изготовления, в результате чего наблюдается несовместимость свойств транзисторов разных групп.
В таблице 4.12 приведены группы замены, причем при замене транзистором внутри группы может потребоваться лишь коррекция режима работы. Замена транзисторов между различными группами уже обусловливает либо изменение полярности напряжения питания, либо пересчета (подбора) деталей цепей смещения и изменение полярности напряжения питания.
При замене ПТ необходимо в первую очередь исходить из того, что заменяющий транзистор должен иметь возможно близкие значения двух параметров: тока стока при напряжении смещения между затвором и истоком, равном нулю, и напряжения отсечки - напряжения между затвором и истоком, при котором ПТ закрывается и ток не превышает 10 мкА. Это позволяет практически исключить необходимость коррекции режима работы по постоянному току. Усилительные свойства каскада будут зависеть уже только от крутизны характеристики и предельной частоты ПТ.
4.4.4. Рекомендации по применению ПТ
ПТ имеют ВАХ, подобные ламповым, и обладают всеми преимуществами транзисторов. Это позволяет применять их в схемах, где в большинстве случаев использовались электронные лампы, например, в усилителях постоянного тока с высокоомным входом, в истоковых повторителях с особо высокоомным входом, в электрометрических усилителях, различных реле времени, RC-генераторах синусоидальных колебаний низких и инфранизких частот, в генераторах пилообразных колебаний, УНЧ, работающих от источников с большим внутренним сопротивлением, в активных RC-фильтрах низких частот. ПТ с изолированным затвором используют в высокочастотных усилителях, смесителях, ключевых устройствах.
Кроме того, следует учитывать, что:
1. На затвор ПТ с р-n-переходом не рекомендуется подавать напряжение, смещающее переход в прямом направлении (отрицательное для транзисторов с р - каналом и положительное для транзисторов с n-каналом).
2. ПТ с изолированным затвором следует хранить с закороченными выводами. При включении транзисторов в схему должны быть приняты все меры для снятия зарядов статического электричества. Необходимо пайку производить на заземленном металлическом листе, заземлить жало паяльника, а также руки монтажника при помощи специального металлического браслета. Не следует применять одежду из синтетических тканей. Целесообразно подсоединять ПТ к схеме, предварительно закоротив его выводы.
4.5. ТИРИСТОРЫ
Тиристоры - это полупроводниковые приборы с четырехслойной р-n-р-n структурой, которые могут находиться в одном из двух состояний: "закрыто" или "открыто". Эта особенность приборов отражена в их названии: "тира" - по-гречески означает "дверь".
Их используют для включения и выключения тока через реле, электродвигатели, лампы накаливания, для создания мощных импульсов тока вследствие разряда конденсаторов, а также для управления током через другие силовые нагрузки. Тиристор является ключевым элементом. Через тиристор, находящийся в выключенном состоянии, проходит незначительный ток утечки. Если тиристор включен и находится в проводящем состоянии, то при протекании значительного тока (достигающего иногда десятков и сотен ампер) остаточное напряжение на нем мало и не превышает десятых долей единиц вольт.
Тиристор, имеющий выводы только от крайних слоев, называется диодным тиристором или динистором; при дополнительном выводе от одного из средних слоев он называется триодным тиристором или тринистором. Тиристоры также бывают запираемые и симметричные (семисторы).
Условное графическое изображение тиристоров приведено на рис. 4.27; на анод подается положительное напряжение источника питания, а на катод. - отрицательное.