Кт816 характеристики транзистора: КТ816 транзистор: характеристики, цоколевка, аналоги, параметры

Содержание

КТ816 транзистор: характеристики, цоколевка, аналоги, параметры

Транзистор КТ816 – кремниевый эпитаксиально-планарный, низкочастотный, мощный транзистор p-n-p структуры. Применяется в ключевых и линейных схемах, блоках и узлах радиоэлектронной аппаратуры широкого применения. Выпускается в пластмассовом корпусе с гибкими выводами весом около 0,7 г.

Цоколевка транзистора КТ816

Маркировка транзистора КТ816

Есть 2 типа маркировки транзистора:
1. Не кодированная – указывается в 2 строчки. В верхней написан месяц и год выпуска. В нижней – полное название транзистора.
2. Кодированная – указывается в одну строчку. Первый символ число 6 для КТ816, второй символ буква означающая группу и 2 последних символа указывают на месяц и год выпуска.
6А – КТ816А
6Б – КТ816Б
6В – КТ816В
6Г – КТ816Г

Характеристики транзистора КТ816

Транзистор Uкбо(и),В Uкэо(и), В Iкmax(и), А Pкmax(т), Вт h31э fгр., МГц
КТ816А 25 3 (6) 1 (25) 25-275 3
КТ816Б 45 3 (6) 1 (25) 25-275 3
КТ816В 60 3 (6) 1 (25) 25-275 3
КТ816Г 80 3 (6) 1 (25) 25-275 3

Uкбо(и) — Максимально допустимое напряжение (импульсное) коллектор-база
Uкэо(и) — Максимально допустимое напряжение (импульсное) коллектор-эмиттер
Iкmax(и) — Максимально допустимый постоянный (импульсный) ток коллектора
Pкmax(т) — Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода (с теплоотводом)
h31э — Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

fгр — граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером

Аналоги транзистора КТ815

КТ816А: TIP32
КТ816Б: BD234
КТ816В: BD236
КТ816Г: BD238

Транзистор КТ816 — DataSheet

Параметр Обозначение Маркировка Условия Значение Ед. изм.
Аналог КТ816А BD436, TIP32, MJE2490 *1, 2N3202 *1, 2N3782 *3, 2N3208 *3, KSh42 *3, SSP64 *3, MJE370
КТ816Б BD176, BD234, BD176, 2N5783 *1, BD242 *3, BD634 *3
КТ816В
BD178, BD236, BD178, MJE2491 *1, 2N3200 *1, 2N3202 *1, 2N3206 *3, 2N2881 *3, BD636 *3, SSP64A *3
КТ816Г BD180, BD238, MJD32CT4 *3, MJD32C1 *3, MJD32С *3, CJD32C *3, CZT32C *3, 2N3207 *1, 2N2882 *1, KSh42 *1, NTE218 *1, ECG218 *1, BD180, 2N3201 *1, 2N3204 *1
КТ816А-2 2SB435U, MJE2370 *3, 2SA1217 *3, 2SB435 *3, 2SB891FR, 2SB891FQ *2, 2SB891FP *2, 2SB891F *2, BD362 *2, BD362A *2, SK3845 *2, SK3840 *3
Структура  — p-n-p
Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора PK max,P*K, τ max,P**K, и max КТ816А 25* Вт
КТ816Б 25*
КТ816В 25*
КТ816Г 25*
КТ816А-2 25*
Граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером fгр, f*h31б, f**h31э, f***max КТ816А ≥3 МГц
КТ816Б
≥3
КТ816В ≥3
КТ816Г ≥3
КТ816А-2 ≥3
Пробивное напряжение коллектор-база при заданном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера UКБО проб., U*КЭR проб., U**КЭО проб. КТ816А 40* В
КТ816Б 45*
КТ816В 60*
КТ816Г 100*
КТ816А-2 40*
Пробивное напряжение эмиттер-база при заданном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора
UЭБО проб.,  КТ816А 5 В
КТ816Б 5
КТ816В 5
КТ816Г 5
КТ816А-2 5
Максимально допустимый постоянный ток коллектора IK max, I*К , и max КТ816А 3(6*) А
КТ816Б 3(6*)
КТ816В 3(6*)
КТ816Г
3(6*)
КТ816А-2 3(6*)
Обратный ток коллектора — ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера IКБО, I*КЭR, I**КЭO КТ816А 25 В ≤0.1 мА
КТ816Б 45 В ≤0.1
КТ816В 60 В ≤0.1
КТ816Г 100 В ≤0.1
КТ816А-2 25 В ≤0.1
Статический коэффициент передачи тока транзистора в режиме малого сигнала для схем с общим эмиттером h21э
,  h*21Э
КТ816А 2 В; 1 А ≥25*
КТ816Б 2 В; 1 А ≥25*
КТ816В 2 В;1 А ≥25*
КТ816Г 2 В; 1 А ≥25*
КТ816А-2 1 В; 0.03 А ≥200*
Емкость коллекторного перехода cк,  с*12э КТ816А 10 В ≤60 пФ
КТ816Б 10 В ≤60
КТ816В 10 В ≤60
КТ816Г 10 В ≤60
КТ816А-2 10 В
≤60
Сопротивление насыщения между коллектором и эмиттером  rКЭ нас,  r*БЭ нас, К**у.р. КТ816А ≤0.6 Ом, дБ
КТ816Б ≤0.6
КТ816В ≤0.6
КТ816Г ≤0.6
КТ816А-2 ≤0.6
Коэффициент шума транзистора Кш, r*b, P**вых КТ816А Дб, Ом, Вт
КТ816Б
КТ816В
КТ816Г
КТ816А-2
Постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте τк, t*рас,  t**выкл,  t***пк(нс) КТ816А пс
КТ816Б
КТ816В
КТ816Г
КТ816А-2

КТ816 — биполярный кремниевый PNP транзистор — параметры, использование, цоколёвка. — Биполярные отечественные транзисторы — Транзисторы — Справочник Радиокомпонентов — РадиоДом


КТ816 — биполярный кремниевый PNP транзистор — параметры, использование, цоколёвка.




Основные технические параметры транзистора КТ816

Прибор Предельные параметры Параметры при T = 25°C RТ п-к, °C/Вт
    при T = 25°C                        
IК, max, А IК и, max, А UКЭ0 гр, В UКБ0 max, В UЭБ0 max, В PК max, Вт TК, °C Tп max, °C TК max, °C h21Э UКБ, В IК, А UКЭ нас, В IКБ0, мА fгр, МГц Кш, дБ CК, пФ CЭ, пФ tвкл, мкс tвыкл, мкс
КТ816 А 3 6 25   5 25 25 125 100 25 2 2 0,6 0,1 3   60 115     5
КТ816 Б 3 6 45   5 25 25 125 100 25 2 2 0,6 0,1 3   60 115     5
КТ816 В 3 6 60   5 25 25 125 100 25 2 2 0,6 0,1 3   60 115     5
КТ816 Г 3 6 80   5 25 25 125 100 25 2 2 0,6 0,1 3   60 115     5

Обозначение на схеме КТ816

Цоколёвка транзистора КТ816

 

Внешний вид транзистора на примере КТ816Г


КТ837, 2Т837 — биполярный кремниевый PNP транзистор — параметры, использование, цоколёвка. — Биполярные отечественные транзисторы — Транзисторы — Справочник Радиокомпонентов — РадиоДом


Основные технические параметры транзистора КТ837

Транз
истор
IК, макс
А
UКЭ макс
В
UКБ макс
В
UЭБ макс
В
PК макс
 Вт
h21Э UКЭ нас
В
IКБ0
мА
fгр
МГц
КТ837А 7,5 60 80 15 30 10…40 2,5 0,15 ≤1
КТ837Б 7,5 60 80 15 30 20…80 2,5 0,15 ≤1
КТ837В 7,5 60 80 15 30 50…150 2,5 0,15 ≤1
КТ837Г 7,5 45 60 15 30 10…40 0,5 0,15 ≤1
КТ837Д 7,5 45 60 15 30 20…80 0,5 0,15 ≤1
КТ837Е 7,5 45 60 15 30 50…150 0,5 0,15 ≤1
КТ837Ж 7,5 30 45 15 30 10…40 2,5 0,15 ≤1
КТ837И 7,5 30 45 15 30 20…80 2,5 0,15 ≤1
КТ837К 7,5 30 45 15 30 50…150 2,5 0,15 ≤1
КТ837Л 7,5 60 80 5 30 10…40 2,5 0,15 ≤1
КТ837М 7,5 60 80 5 30 20…80 2,5 0,15 ≤1
КТ837Н 7,5 60 80 5 30 50…150 2,5 0,15 ≤1
КТ837П 7,5 45 60 5 30 10…40 0,9 0,15 ≤1
КТ837Р 7,5 45 60 5 30 20…80 0,9 0,15 ≤1
КТ837С 7,5 45 60 5 30 50…150 0,9 0,15 ≤1
КТ837Т 7,5 30 45 5 30 10…40 0,5 0,15 ≤1
КТ837У 7,5 30 45 5 30 20…80 0,5 0,15 ≤1
КТ837Ф 7,5 30 45 5 30 50…150 0,5 0,15 ≤1

Основные технические параметры транзистора 2Т837

Транз
истор
IК, макс
А
UКЭ макс
В
UКБ макс
В
UЭБ макс
В
PК макс
Вт
h21Э UКЭ нас
В
IКБ0
мА
fгр
МГц
2Т837А 8 55 80 15 30 15…120 0,9 0,15 3
2Т837Б 8 45 60 15 30 30…120 0,9 0,15 3
2Т837В 8 35 45 15 30 40…180 0,9 0,15 3
2Т837Г 8 55 80 5 30 15…120 0,9 0,15 3
2Т837Д 8 45 60 5 30 30…150 0,9 0,15 3
2Т837Е 8 35 45 5 30 40…180 0,9 0,15 3

Обозначение на схеме кремниевого PNP транзистора КТ837


Цоколёвка и размеры транзистора КТ837


Внешний вид транзистора на примере КТ837Х

Транзисторы КТ816, КТ812(2Т812) — маркировка и цоколевка.

Транзисторы КТ812

Транзисторы КТ812 — кремниевые, усилительные мощные низкочастотные, структуры n-p-n.
Предназначались для работы в схемах строчной развертки телевизоров и мониторов, в импульсных и ключевых схемах(приводы электрических машин, исполнительные электромеханизмы). Корпус металло-стеклянный с жесткими выводами(ТО-3).
Цоколевка КТ812 — на рисунке ниже.

Наиболее важные параметры.

Коэффициент передачи тока
У транзисторов 2Т812А и 2Т812Б от 5 до 30(типовое значение — 15)
У транзисторов КТ812А и КТ812Б от 4
У транзисторов КТ812В от 10 до 125 (типовое значение — 80)

Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-эмиттер:
700в, — у КТ812А, КТ812Б, КТ812В, 2Т812А.
500в — у 2Т812Б.
300в — у КТ812В.

Максимальный постоянный ток коллектора:
10А. — у транзисторов 2Т812А, 2Т812Б.
8А. — у транзисторов КТ812А, КТ812Б, КТ812В.

Максимальный импульсный ток коллектора:
17А. — у транзисторов 2Т812А, 2Т812Б.
12А. — у транзисторов КТ812А, КТ812Б, КТ812В.

Рассеиваемая мощность коллектора(с теплоотводом).50 Вт.

Граничная частота передачи тока 3 МГц.

Обратный ток колектора. При напряжении коллектор-база 700 в у транзисторов 2Т812А, КТ812А — 5 мА, при температуре окружающей среды + 25 по Цельсию.
При напряжении коллектор-база 500 в у транзисторов 2Т812Б, КТ812Б — 5 мА, при температуре окружающей среды + 25 по Цельсию.
При напряжении коллектор-база 300 в у транзисторов КТ812В — 5 мА, при температуре окружающей среды + 25 по Цельсию.

Обратный ток эмиттера. При напряжении эмиттер-база 6 в у транзисторов 2Т812А,2Т812Б — 50 мА.
При напряжении эмиттер-база 7 в у транзисторов КТ812А, КТ812Б, КТ812В — 150 мА.

Емкость коллекторного перехода при частоте 465 кГц
при напряжении коллектор-база 100 в — 70 — 150 пФ.

Зарубежные аналоги транзисторов КТ812

КТ812А — 2N5240
КТ812Б — 2N5239
КТ812В — BDY25


На главную страницу
В начало

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Транзистор КТ814, КТ815, КТ816, КТ817

Транзистор КТ814, КТ815, КТ816, КТ817
Справочник содержания драгоценных металлов в радиодеталях основанный на справочных данных различных организаций занимающихся переработкой лома радиодеталей, паспортах устройств, формулярах и других открытых источников. Стоит отметить, что реальное содержание может отличатся на 20-30% в меньшую сторону.

Радиодетали могут содержать золото, серебро, платину и МПГ (Металлы платиновой группы, Платиновая группа, Платиновые металлы, Платиноиды, ЭПГ)

Содержание драгоценных металлов в транзисторе: КТ814, КТ815, КТ816, КТ817

Золото: 0.0043
Серебро: 0
Платина: 0
МПГ: 0
По данным: Справочник по драгоценным металлам ПРИКАЗ №70

Транзистор, полупроводниковый триод — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем.

Типы транзисторов

Существует два основных типа транзисторов: биполярные и полевые.

1. Биполярные транзисторы. Они являются, вероятно, более распространенным типом (именно о них, например, шла речь в предыдущих разделах этой главы). В базу такого транзистора подается небольшой ток, а он, в свою очередь, управляет количеством тока, протекающего между коллектором и эмиттером.
2. Полевые транзисторы. Имеют три вывода, но они называются затвор (вместо базы у биполярного), сток (вместо коллектора) и исток (вместо эмиттера). Аналогично воздействие на затвор транзистора (но на этот раз не тока, а напряжения) управляет током между стоком и истоком. Полевые транзисторы также имеют разную полярность: они бывают N-канальные (аналог NPN-биполярного транзистора) и Р-канальные (аналог PNP).

Маркировка транзисторов СССР

Обозначение транзисторов до 1964 года
Первый элемент обозначения – буква П, означающая, что данная деталь и является, собственно, транзистором. Биполярные транзисторы в герметичном корпусе обозначались двумя буквами – МП, буква М означала модернизацию. Второй элемент обозначения – одно, двух или трехзначное число, которое определяет порядковый номер разработки и подкласс транзистора, по роду полупроводникового материала, значениям допустимой рассеиваемой мощности и граничной(или предельной) частоты.
От 1 до 99 – германиевые маломощные низкочастотные транзисторы.
От 101 до 199 – кремниевые маломощные низкочастотные транзисторы.
От 201 до 299 – германиевые мощные низкочастотные транзисторы.
От 301 до 399 – кремниевые мощные низкочастотные транзисторы.
От 401 до 499 – германиевые высокочастотные и СВЧ маломощные транзисторы.
От 501 до 599 – кремниевые высокочастотные и СВЧ маломощные транзисторы.
От 601 до 699 – германиевые высокочастотные и СВЧ мощные транзисторы.
От 701 до 799 – кремниевые высокочастотные и СВЧ мощные транзисторы.

Обозначение транзисторов после 1964 года

Первый символ необходим для обозначения типа используемого материала
Буква Г или цифра 1 – германий.
Буква К или цифра 2 – кремний.
Буква А или цифра 3 – арсенид галлия.

Второй символ обозначает тип транзистора
П – полевой транзистор
Т – биполярный транзистор

Третий символ необходим для обозначения мощности и граничной частоты
1 – транзисторы маломощные(до 0,3 ватт) низкочастотные(до 3 МГц).
2 – транзисторы маломощные(до 0,3 ватт) средней частоты(до 30 МГц).
3 – транзисторы маломощные(до 0,3 ватт) высокочастотные.
4 – транзисторы средней мощности(до 1,5 ватт), низкочастотные(до 3 МГц).
5 – транзисторы средней мощности(до 1,5 ватт),средней частоты(до 30 МГц).
6 – транзисторы средней мощности(до 1,5 ватт),высокочастотные и СВЧ.
7 – транзисторы мощные(свыше 1,5 ватт), низкочастотные(до 3 МГц).
8 – транзисторы мощные(свыше 1,5 ватт), средней частоты(до 30 МГц).
9 – транзисторы мощные(свыше 1,5 ватт), высокочастотные и СВЧ.

Четвертый и пятый элементы обозначения – определяют порядковый номер разработки.

Изменения в маркировке вступившие в силу в 1978 году. Изменения коснулись обозначения функциональных возможностей – третьего элемента.

Для биполярных транзисторов:
1 – транзистор с рассеиваемой мощностью до 1 ватта и граничной частотой до 30 МГц.
2 – транзистор с рассеиваемой мощностью до 1 ватта и граничной частотой до 300 МГц.
4 – транзистор с рассеиваемой мощностью до 1 ватта и граничной частотой более 300 МГц.
7 – транзистор с рассеиваемой мощностью более 1 ватта и граничной частотой до 30 МГц.
8 – транзистор с рассеиваемой мощностью более 1 ватта и граничной частотой до 300 МГц.
9 – транзистор с рассеиваемой мощностью более 1 ватта и граничной частотой свыше 300 МГц.

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

816, кт816«

816, кт816«


816 (, п-н-п)


Т = 25С R , С /
Т = 25С
I , макс. , I , макс , U 0 , U 0 макс , U 0 макс , P макс , Т , С T макс , C T макс , C ч 21 U , I , U , I 0 , f , , С , С , т , т ,
816 3 6 25 5 25 25 125 100 25 2 2 0,6 0,1 3 60 115 5
816 3 6 45 5 25 25 125 100 25 2 2 0,6 0,1 3 60 115 5
816 3 6 60 5 25 25 125 100 25 2 2 0,6 0,1 3 60 115 5
816 3 6 80 5 25 25 125 100 25 2 2 0,6 0,1 3 60 115 5


www.5в.ру

Маркировка транзисторов — что это? Типы, параметры и характеристики транзисторов, маркировка

Транзистор является основным компонентом любой электрической схемы. Это своего рода усилительный ключ. В основе этого полупроводникового прибора лежит кристалл кремния или германия. Транзисторы бывают униполярными и биполярными и, соответственно, полевыми и биполярными.По типу проводимости они бывают двух типов — прямые и обратные. Для начинающих радиолюбителей основной проблемой является распознавание и расшифровка кодировки этих элементов. В этой статье мы рассмотрим основные виды записи как отечественной, так и зарубежной продукции, а также разберемся, что означает маркировка транзисторов.

Типы записи

Производители транзисторов используют два основных типа шифрования — это цветовая и кодовая маркировка.Однако ни у того, ни у другого нет единых стандартов. Каждый завод, производящий полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды, стабилитроны и т. Д.), Получает свой код и цветовую кодировку. Можно встретить транзисторы одной группы и типа, выпускаемые разными заводами, и маркировать они будут по-разному. Или наоборот: элементы будут разными, а обозначения на них будут одинаковыми. В таких случаях отличить их можно только по дополнительным признакам. Например, по длине выводов эмиттера и коллектора или по цвету противоположной (или лицевой) поверхности.Маркировка полевых транзисторов ничем не отличается от маркировки на других устройствах. Такая же ситуация и с полупроводниковыми элементами зарубежного производства: каждый производитель использует свои типы обозначений.

Транзисторы в корпусе КТ-26 типа

Рассмотрим, что значит маркировка транзисторов отечественного производства. Этот тип корпуса является наиболее популярным среди производителей полупроводниковых приборов. Он имеет форму цилиндра с одной скошенной стороной, из нижнего основания выходят три выхода.В этом случае используйте принцип смешанной маркировки, содержащей как символы кода, так и цвет. На верхнем основании нанесена цветная точка, означающая группа транзистора, а на косой стороне — символ кода или цветовая точка, соответствующая типу устройства. Помимо типа, можно указать год и месяц изготовления.

Для обозначения групповой цветовой маркировки транзисторов используется следующее: группа A соответствует темно-красной точке, B — желтой, B — темно-зеленой, G — синей, D — синей, E — белой, F — темно-коричневой, I — серебро, К — оранжевый, Л — светло-табачный, М-серый.

Тип обозначается символами и цветами, указанными ниже.

  • KT203 соответствует прямоугольному треугольнику (вниз и вправо) или темно-красной точке.
  • KT208 — маленький кружок (у этого типа нет цветной маркировки).
  • K209 — a r

Глава 8: Транзисторы [Analog Devices Wiki]

В этой главе мы рассмотрим наши первые активные устройства.

8.1 Основные принципы

Активное устройство — это компонент любого типа, способный электрически управлять потоком тока (управлять одним электрическим сигналом другим электрическим сигналом). Чтобы схема называлась электронной, она должна содержать хотя бы одно активное устройство. Все активные устройства контролируют прохождение тока через них. Один тип активного устройства использует напряжение для управления током, в то время как другой тип активных устройств использует другой ток в качестве управляющего сигнала.Устройства, использующие напряжение в качестве управляющего сигнала, неудивительно, называются устройствами, управляемыми напряжением. Устройства, работающие по принципу контроля одного тока другим током, известны как устройства с регулируемым током. Первым успешно продемонстрированным типом транзисторов стало устройство с регулируемым током.

В качестве примечания: происхождение термина «транзистор» — это сокращение от «варистор крутизны», поскольку предложенный Bell Telephone Laboratories. Иногда это ошибочно приписывают сокращению транс-сопротивления.

Простой и общий вид такого устройства показан на рисунке 8.1.1. Имеет три терминала; назовем их пока X, Y и Z. Предположим также, что управляемый ток течет на клемму X и выводит ее обратно на клемму Y. Третья клемма, Z, является клеммой управления. Чтобы описать функцию этого блока, нам сначала нужно определить токи на клеммах IX , IY и IZ , и клеммы напряжения VXY и VZY , как показано на рисунке.Поскольку ток течет на клемму X, мы обычно предполагаем, что напряжение на клемме X больше, чем на клемме Y, а напряжение VXY является положительным числом. То же самое можно сказать и о напряжении на выводе Z относительно вывода Y, а напряжение VZY является положительным числом.

Рисунок 8.1.1 Общая модель

В случае устройства, управляемого током, предположим, что управляющий ток IZ, протекает на клемму Z и выходит обратно на клемму Y.Сохранение заряда говорит нам, что сумма токов, текущих в коробку, должна равняться сумме вытекающих токов. Таким образом, IY = IX + IZ . Чтобы сделать устройство полезным, было бы желательно, чтобы управляющий ток IZ был очень мал по сравнению с гораздо большим управляемым током IX . Отношение IX к IZ является коэффициентом усиления устройства, и для обозначения этого коэффициента используется греческая буква β (бета).Отношение IX к IY , которое всегда меньше единицы, также является мерой усиления устройства и чаще всего обозначается греческой буквой α (альфа).

Для устройства, управляемого напряжением, давайте предположим, как мы делали раньше, что ток течет на клемму X и выходит на клемму Y. Напряжение на клемме Z теперь управляет величиной тока на клеммах X и Y. Теперь это напряжение необходимо соотнести с относительно одного из двух других терминалов, и здесь мы будем использовать терминал Y для наших целей.Кроме того, поскольку в этом случае управляющим сигналом является напряжение, мы будем предполагать, что ток не течет на клемму Z (или не выходит из нее). Сравнивая это с устройством, управляемым током, мы можем сказать, что α = 1 и β бесконечно. Отношение выходного тока к управляющему напряжению, выраженное в амперах / вольт, является размерной проводимостью, а буква g чаще всего используется для обозначения проводимости. Этот параметр транзистора называется крутизной, и обычно используется gm .

Мы также можем описать дополнительные устройства, изменив направление токов на обратное, так что теперь управляемый ток течет из клеммы X в клемму Y, как показано на рисунке 8.1.2. Поскольку направление тока теперь меняется на противоположное, мы обычно предполагаем, что напряжение на Y больше, чем на клемме X, а напряжение VXY является отрицательным числом. То же самое можно сказать и о напряжении на выводе Z относительно вывода Y, а напряжение VZY — отрицательное число.Для случая с управлением по току мы также меняем направление управляющего тока I Z , который теперь вытекает из клеммы Z.

Рисунок 8.1.2 Дополнительная модель

Подводя итог, мы описали четыре типа активных устройств: источник тока, управляемый положительным током, и его дополнительную отрицательную форму, а также источник тока, управляемый положительным напряжением, и его дополнительную отрицательную форму.

8.1.1 Характеристики простой модели

Теперь мы рассмотрим передаточные характеристики этих простых моделей транзисторов и то, как их можно модифицировать или расширять, чтобы сделать их более реалистичными.Сначала мы исследуем зависимость выходного тока от выходного напряжения простого (идеального) источника тока, управляемого напряжением, при ступенчатом изменении напряжения на управляющем входе. Результаты для управляемого источника с крутизной 1 мА / В показаны на рисунке 8.1.3, поскольку В XY изменяется от 0 до 5 В, а управляющее напряжение В ZY ступенчато. с шагом 0,4 В от 0,1 В до 2,1 В . Идеальный источник тока, управляемый током, имел бы по существу те же характеристики, за исключением того, что каждая горизонтальная линия будет представлять другой управляющий ток (на клемме Z), а не другое управляющее напряжение.

Рисунок 8.1.3 Характеристики источника тока с идеальным управлением напряжением (или током)

Из этих характеристических кривых мы можем узнать следующее: Во-первых, ток действительно не зависит от напряжения на клеммах X и Y. Во-вторых, ток I XY равен 1 мА на вольт, приложенный к клемме Z по отношению к клемме X (рисунок 8.1.1). Однако очевидна одна вещь, которая не может произойти в реальном устройстве, а именно: I XY имеет значение, отличное от нуля, когда напряжение V XY равно нулю.Это означает, что устройство содержит источник энергии, и мы знаем, что это невозможно. В противном случае у нас было бы решение мирового энергетического кризиса. Более реалистичный набор характеристик больше похож на показанный на рисунке 8.1.4.

Кривые, подобные приведенным на рисунке 8.1.4, имеют больше физического смысла, но все же обладают некоторыми свойствами, которых не могут иметь реальные устройства. На графике видны резкие изломы кривых, где наклонная линия, проходящая через начало координат, пересекает горизонтальную линию при постоянном контролируемом значении тока.Этот переход никогда не может быть таким резким и должен каким-то образом плавно переходить от одной линии к другой.

Еще одним свойством этих простых кривых является идеально горизонтальный характер линий тока и напряжения. Реальное устройство покажет некоторые изменения, обычно увеличение из-за конечного реального сопротивления с напряжением на X и Y.

Рисунок 8.1.4 Ток VCCS должен быть равен нулю, когда В XY = 0

Более полная сложная математическая модель реального физического транзистора показана на рисунке 8.1.5. Мы исследуем эту более полную модель в следующих разделах этой главы.

Рисунок 8.1.5 Сложная математическая модель устройства

8.2 Обозначения транзисторов

Этим основным моделям активных устройств соответствуют четыре типа транзисторов. Их схематические символы показаны на рисунке 8.2.1. Управляемым током устройством n-типа является биполярный транзистор NPN (BJT). Управляемым по току устройством p-типа является PNP BJT.Управляемым напряжением устройством n-типа является NMOS FET (металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор). И, наконец, управляемое напряжением устройство p-типа — PMOS FET. Вместо того, чтобы давать клеммам устройства общие имена, такие как X, Y и Z, установленное соглашение для BJT — Коллектор и Эмиттер для клемм источника тока и База для клеммы управления током. Точно так же соглашение для MOS-устройства — сток и источник для клемм источника тока и затвор для клеммы управления напряжением,

Рисунок 8.2.1 символы транзисторов

Примечание. Если читатель не занимается производством устройства, обычно менее важно понимать внутреннюю работу транзисторов. Описания, которые можно получить, углубляясь в внутренние свойства, не особенно подходят для схемотехники и могут быть трудными для понимания. Скорее для анализа и проектирования схем обычно достаточно понять внешние свойства транзисторов, рассматривая их более или менее как черный ящик. Добавление некоторого обсуждения тонкостей, которые возникают из-за физики, происходящей внутри черного ящика, конечно, необходимо для надежного проектирования схем.

8.3 Основные сведения о биполярных переходных транзисторах

Транзистор с биполярным переходом (BJT) представляет собой электронное устройство с тремя выводами, построенное из легированного полупроводникового материала, и может использоваться в приложениях для усиления или переключения. Биполярные транзисторы названы так потому, что в их работе участвуют как электроны, так и дырки. Поток заряда в BJT происходит из-за двунаправленной диффузии носителей заряда через соединение между двумя областями с разной концентрацией заряда. По своей конструкции большая часть тока коллектора БЮТ обусловлена ​​потоком зарядов, вводимых от эмиттера с высокой концентрацией в базу, где они являются неосновными носителями, которые диффундируют к коллектору, и поэтому БЮТ классифицируются как устройства с неосновными носителями. отличается от транзисторов с большинством носителей, таких как полевые транзисторы, в которых только основные носители участвуют в протекании тока из-за дрейфа.

Типичное поперечное сечение планарного NPN-транзистора показано на рисунке 8.3.1. NPN-транзистор можно рассматривать как два диода с PN-переходом с очень тонким общим анодом, P-слоем. В типичном режиме работы переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор — в обратном направлении. В NPN-транзисторе, например, когда к переходу база-эмиттер прикладывается положительное напряжение, равновесие между термически генерируемыми носителями и отталкивающим электрическим полем обедненной области становится несбалансированным, позволяя термически возбужденным электронам инжектироваться в базовую область.Эти электроны блуждают (или «диффундируют») через очень тонкую базу из области высокой концентрации рядом с эмиттером в сторону области низкой концентрации возле коллектора. Электроны в базе называются неосновными носителями, потому что база легирована p-типом, что делает дырки основными носителями в базе.

Рисунок 8.3.1 Поперечное сечение планарного NPN-транзистора

Чтобы свести к минимуму процент носителей, которые рекомбинируют до достижения слоя истощения коллекторно-базового перехода, базовая область транзистора должна быть достаточно тонкой, чтобы носители могли диффундировать по ней за гораздо меньшее время, чем время жизни неосновных носителей полупроводника.В частности, толщина основания должна быть намного меньше диффузионной длины электронов. Коллектор-база-переход смещен в обратном направлении, поэтому инжекция электронов от коллектора к базе происходит незначительно, но электроны, которые диффундируют через базу к коллектору, уносятся в коллектор электрическим полем в обедненной области коллектор-база. соединение. Тонкая общая база и асимметричное легирование коллектор-эмиттер — это то, что отличает биполярный транзистор от двух отдельных диодов с противоположным смещением, установленных последовательно.

8.3.1 Контроль напряжения, тока и заряда

Ток коллектора-эмиттера можно рассматривать как управляемый током база-эмиттер (управление током) или напряжением база-эмиттер (управление напряжением). Эти представления связаны между собой соотношением тока и напряжения в переходе база-эмиттер, которое представляет собой обычную экспоненциальную кривую вольт-амперной характеристики PN-перехода (диода).

Физическое объяснение тока коллектора — это количество заряда неосновных носителей заряда в базовой области.

Подробные модели действия транзисторов, такие как модель Гаммеля-Пуна, явно объясняют распределение этого заряда, чтобы более точно объяснить поведение транзистора. Представление управления зарядом легко обрабатывает фототранзисторы, где неосновные носители в базовой области создаются за счет поглощения фотонов, и управляет динамикой выключения или временем восстановления, которое зависит от рекомбинации заряда в базовой области. Однако, поскольку базовый заряд не является сигналом, видимым на выводах, при проектировании и анализе схем обычно используются режимы управления током и напряжением.

При проектировании аналоговых схем иногда используется представление управления током, поскольку оно приблизительно линейно. То есть ток коллектора примерно? F раз больше базового тока. Некоторые базовые схемы могут быть спроектированы, исходя из предположения, что напряжение эмиттер-база приблизительно постоянное, а ток коллектора в бета умножен на ток базы. Однако для точного и надежного проектирования надежных цепей BJT чаще используется модель управления напряжением (например, Ebers-Moll).Модель управления напряжением требует учета экспоненциальной функции. Следующее уравнение для тока коллектора I C показывает экспоненциальную зависимость от V BE .

Достаточно стандартный транзистор, работающий при токе около 100 мкА, может иметь В BE около 650 мВ при комнатной температуре, где q / kT составляет около 0,039 / мВ (или тепловое напряжение kT / q составляет 25 мВ). Экспоненциальный множитель в уравнении будет порядка 10 11 .В этом случае мы можем без серьезной ошибки опустить член -1 в уравнении. Взяв натуральный логарифм, мы получаем уравнение для V BE .

Когда эта экспонента линеаризуется так, что транзистор может быть смоделирован как крутизна, как в модели Эберса-Молла, проектирование таких схем, как усилители, снова становится в основном линейной проблемой, поэтому часто предпочтительнее рассматривать управление напряжением. Для транслинейных схем, в которых экспоненциальная кривая I- V является ключевой для работы, транзисторы обычно моделируются как управляемые по напряжению с крутизной, пропорциональной току коллектора.Как правило, проектирование схемы на уровне транзистора выполняется с использованием SPICE или аналогичного имитатора аналоговой схемы, поэтому математическая сложность модели обычно не имеет большого значения для разработчика.

8.3.2 Транзистор альфа и бета

Доля электронов, способных пересечь базу и достигнуть коллектора, является мерой эффективности БЮТ. Асимметричное сильное легирование эмиттерной области и легкое легирование базовой области вызывает инжекцию гораздо большего количества электронов из эмиттера в базу, чем дырок, инжектируемых из базы в эмиттер.Общий эмиттер ток усиление представлено как ß F или h fe и представляет собой приблизительно отношение постоянного тока коллектора к постоянному току базы в прямой активной области. Обычно оно больше 100 для малосигнальных транзисторов, но может быть меньше для транзисторов, предназначенных для мощных приложений. Другой важный параметр — это коэффициент усиления по току общей базы, F . Коэффициент усиления по току с общей базой приблизительно равен коэффициенту усиления по току от эмиттера к коллектору в прямой активной области.Это отношение обычно имеет значение, близкое к единице; от 0,98 до 0,998. Альфа и бета более точно связаны следующими тождествами (транзистор NPN):

Биполярный транзистор состоит из трех областей полупроводника с различным легированием: области эмиттера, области базы и области коллектора. Этими областями являются, соответственно, тип p , тип n и тип p в PNP и тип n , тип p и тип n в транзисторе NPN.Каждая полупроводниковая область подключена к клемме, обозначенной соответствующим образом: эмиттер (E), база (B) и коллектор (C).

База физически расположена между эмиттером и коллектором и изготовлена ​​из слегка легированного материала с высоким сопротивлением. Коллектор окружает эмиттерную и базовую области (рисунок 8.3.1), что делает практически невозможным выход электронов, инжектированных в базовую область из эмиттерной области, что делает результирующее значение очень близким к единице, и поэтому , придавая транзистору большую ß.Вид в разрезе BJT, рисунок 8.3.1, показывает, что переход коллектор-база имеет гораздо большую площадь, чем переход эмиттер-база.

Транзистор с биполярным переходом, в отличие от полевого МОП-транзистора, который мы вскоре подробно обсудим, обычно не является симметричным устройством. Это означает, что перестановка коллектора и эмиттера заставляет транзистор выйти из прямого активного режима и начать работать в так называемом обратном активном режиме.

Поскольку внутренняя структура транзистора обычно оптимизирована для работы в прямом режиме, перестановка коллектора и эмиттера делает значения a и ß в обратном режиме намного меньше, чем в прямом режиме; часто а обратного режима ниже 0.5. Отсутствие симметрии в первую очередь связано с относительными степенями легирования эмиттера и коллектора. Эмиттер сильно легирован, а коллектор слегка легирован, что позволяет приложить большое обратное напряжение смещения до того, как разомкнется переход коллектор-база. Коллектор-база при нормальной работе имеет обратное смещение. Причина, по которой эмиттер сильно легирован, состоит в том, чтобы увеличить эффективность инжекции эмиттера: соотношение носителей, инжектированных эмиттером, и носителей, инжектированных базой.Для высокого коэффициента усиления по току большая часть носителей, вводимых в переход эмиттер-база, должна исходить от эмиттера.

Низкопроизводительные «боковые» биполярные транзисторы, которые иногда используются в процессах CMOS, иногда проектируются симметрично, то есть без разницы между прямым и обратным режимом работы, рисунок 8.3.2. Однако из-за того, что ширина основания часто намного больше, чем у вертикальной конструкции на рисунке 8.3.1, ß и а не такие высокие. Метод компоновки для повышения эффективности сбора состоит в том, чтобы полностью окружить эмиттерную область со всех четырех сторон областью коллектора в форме кольца или пончика.Конечно, теперь эта структура больше не симметрична.

Рисунок 8.3.2 Боковое сечение NPN

Небольшие изменения напряжения, приложенного к клеммам база-эмиттер, приводят к значительному изменению тока, протекающего между эмиттером и коллектором. Этот эффект можно использовать для усиления входного напряжения или тока. BJT можно рассматривать как источники тока с управлением по напряжению, но их проще охарактеризовать как источники тока с регулируемым током или усилители тока из-за относительно низкого импеданса, наблюдаемого на базе.

Ранние транзисторы были сделаны из германия, но большинство современных BJT сделаны из кремния. Устройства специального назначения также изготавливаются из полупроводниковых соединений элементов III- V , таких как арсенид галлия, особенно для приложений с очень высокими частотами.

8.3.3 НПН

NPN — это один из двух типов биполярных транзисторов, в которых буквы «N» (отрицательный) и «P» (положительный) относятся к основным носителям заряда внутри различных областей транзистора.Производимые сегодня биполярные транзисторы с лучшими характеристиками — это NPN-транзисторы, поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок в полупроводниках, что обеспечивает большие токи и более быструю работу.

Транзисторы NPN состоят из слоя полупроводника с примесью фосфора («основа»), помещенного между двумя слоями с примесью азота. Небольшой ток, поступающий на базу в режиме с общим эмиттером, усиливается на выходе коллектора. Другими словами, NPN-транзистор «включен», когда его база поднята высоко относительно эмиттера.Стрелка в символе транзистора NPN находится на плече эмиттера и указывает в направлении обычного тока, когда устройство находится в прямом активном рабочем режиме.

Одно мнемоническое устройство для идентификации символа для NPN-транзистора: « n ot p ointing i n , или« n ot p ointing, n ointing »

8.3.4 PNP

Другой тип BJT — это PNP с буквами «P» и «N», обозначающими основные носители заряда в различных областях транзистора.Транзисторы PNP состоят из слоя полупроводника с примесью азота, расположенного между двумя слоями материала с примесью фосфора. Небольшой ток, покидающий базу в режиме общего эмиттера, усиливается на выходе коллектора. Другими словами, PNP-транзистор включен, когда его база опущена относительно эмиттера.

Стрелка в символе транзистора PNP находится на плече эмиттера и указывает в направлении обычного тока, когда устройство находится в прямом активном режиме.

8.3.5 BJT Регионы работы

Биполярные транзисторы имеют пять различных областей работы, определяемых способом смещения переходов. Чтобы наглядно представить режимы работы, нарисуйте NPN-транзистор с коллектором вверху, базой в середине и эмиттером внизу. Теперь есть две разницы напряжения: между коллектором и базой и между базой и эмиттером. Обратите внимание на два момента: V CB = — V BC , а «соединение база-коллектор с обратным смещением» означает V BC <0 или V CB > 0.Проще говоря, это означает, что коллектор имеет более высокое напряжение, чем база (если зондировать). Механическим аналогом может быть труба и вентиль.

Клапан является базовым, а две стороны трубы — коллекторным и эмиттерным. Теперь количество протекающей воды (тока) зависит от того, насколько открыт клапан (напряжение от базы к эмиттеру) и сколько воды у вас наверху трубы (напряжение от коллектора до базы). Если вы запишете смещения в терминах приложенных напряжений ( V CB , V BE ) вместо смещения перехода, режимы работы можно описать как:

  1. Прямой активный: база выше эмиттера, коллектор выше базы (в этом режиме ток коллектора пропорционален току базы на β F ).

  2. Насыщенность: база выше эмиттера, но коллектор не выше базы.

  3. Отсечка: база ниже эмиттера, но коллектор выше базы. Это означает, что транзистор не пропускает обычный ток через коллектор к эмиттеру.

  4. Reverse Active: база ниже эмиттера, коллектор ниже базы: обратный условный ток проходит через транзистор.

В терминах смещения перехода: («соединение база-коллектор с обратным смещением» означает V BC <0 или V CB > 0)

  1. Вперед активный (или просто активный): переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор смещен в обратном направлении.Большинство биполярных транзисторов спроектированы так, чтобы обеспечить максимальное усиление по току с общим эмиттером, β F , в прямом активном режиме. В этом случае ток коллектор-эмиттер приблизительно пропорционален току базы, но во много раз больше при небольших изменениях тока базы.

  2. Обратный активен (или инверсный активен или инвертирован): при изменении условий смещения прямой активной области биполярный транзистор переходит в обратно-активный режим.В этом режиме области эмиттера и коллектора меняются ролями. Поскольку большинство биполярных транзисторов предназначены для максимального увеличения коэффициента усиления по току в прямом активном режиме, β F в инвертированном режиме в несколько (2-3 для обычного германиевого транзистора) раз меньше. Этот транзисторный режим используется редко, обычно рассматривается только для условий отказоустойчивости и некоторых типов биполярной логики. Напряжение пробоя обратного смещения к базе может быть на порядок ниже в этой области.

  3. Насыщение: с обоими переходами, смещенными в прямом направлении, BJT находится в режиме насыщения и обеспечивает проведение сильного тока от эмиттера к коллектору.Этот режим соответствует логическому «включению» или замкнутому переключателю.

  4. Отсечка: в отсечке присутствуют условия смещения, противоположные насыщению (оба перехода смещены в обратном направлении). Ток очень слабый, что соответствует логическому «выключению» или разомкнутому переключателю.

  5. Лавина обрыв район

Хотя эти области хорошо определены для достаточно большого приложенного напряжения, они частично перекрываются при малых (менее нескольких сотен милливольт) смещениях.Например, в типичной конфигурации с заземленным эмиттером NPN BJT, используемого в качестве понижающего переключателя в цифровой логике, состояние «выключено» никогда не включает в себя переход с обратным смещением, поскольку базовое напряжение никогда не опускается ниже земли; тем не менее прямое смещение достаточно близко к нулю, чтобы ток практически не протекал, поэтому этот крайний предел прямой активной области можно рассматривать как область отсечки.

8.4.1 Биполярный переходной транзистор большого сигнала Модель

Как мы только что узнали, транзистор с биполярным переходом (BJT) может работать в одной из трех областей:

  1. Область отсечки: транзистор выключен, и ток между коллектором и эмиттером не течет ( i.е. , сопротивление коллектор-эмиттер бесконечно).
  2. Активная область: Транзистор действует как источник тока с регулируемым током между коллектором и эмиттером, как в базовой модели.

  3. Область насыщения: когда напряжение между коллектором и эмиттером падает ниже определенного уровня (обычно, когда напряжение коллектора и базы равно нулю или меньше), ток базы увеличивается и соотношение I C к I B , или β намного меньше, чем в активной области.

В активной области транзистор регулирует ток коллектора на? умножить на базовый ток. Если базовый ток I B падает до 0, транзистор входит в область отсечки и закрывается. Когда напряжение коллектора становится меньше или равным базовому напряжению, ток базы увеличивается, а β падает. В этом случае транзистор переходит в область насыщения. Чтобы не допустить попадания транзистора в область насыщения, общее практическое правило состоит в том, что напряжение на коллекторе должно быть более положительным, чем напряжение на базе.То есть переход коллектор-база всегда имеет обратное смещение.

Простая модель работы NPN и PNP BJT транзисторов в активной области показана на рисунке 8.4.1. Это требует знания коэффициента усиления по току β, чтобы спроектировать схему. В обеих этих моделях

I C = βI B , I E = (β + 1) I B и

Эмиттер отделен от базы диодом. Чтобы этот диод проводил ток, в случае устройства на основе кремния он должен быть смещен в прямом направлении на ~ 0.65В.

Рисунок 8.4.1 (a) Активная область NPN (b) Активная область PNP

Диод база-эмиттер: всегда помните о рисунке 8.4.1. Модель Эберса-Молла BJT рассматривает соотношение тока и напряжения в переходе база-эмиттер точно так же, как идеальный диод Шокли, ток которого отражается в коллекторе с усилением. Когда V B и V E неочевидны, помните о диоде база-эмиттер.

8.4.2 Ранний эффект (модуляция базовой ширины)

Ранний эффект был впервые обнаружен и объяснен Джеймсом Эрли в Bell Labs. В нашем идеальном устройстве ток коллектора должен быть равен току базы, умноженному на постоянный коэффициент усиления β. Но, как мы видели выше, каждый p-n-переход имеет два обедненных слоя. Для перехода коллектор-база один истощающий слой простирается в коллектор, другой — в основание. База почти всегда более сильно легирована, чем коллектор, поэтому ее обедненный слой довольно неглубокий.Однако основание также очень тонкое, поэтому даже неглубокий обедненный слой занимает значительную часть ширины основания. С увеличением напряжения на коллекторе обедненные слои расширяются. В области коллектора это имеет небольшой эффект (до тех пор, пока он не попадает в другую сторону коллектора), но в области основания он сужает ширину основания. Поскольку коэффициент усиления биполярного транзистора очень сильно зависит от ширины базы, коэффициент усиления просто увеличивается при уменьшении эффективной ширины базы. Если вы проведете прямую линию, увеличивающую наклон в передней активной области (от 0.От 4 до 15 вольт, например) в отрицательный квадрант и дайте ему пересечься с линией нулевого тока, вы получите Early Voltage V A . В преувеличенном случае, показанном на рисунке 8.4.2, раннее напряжение будет -15 В (но обычно выражается как 15 В). В зависимости от ширины основания, предусмотренной в производственном процессе, она может быть больше или меньше указанной, с соответственно меньшим или большим уклоном.

Рисунок 8.4.2 Раннее напряжение

8.5.1 Основная структура и принцип работы

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник n-типа (MOSFET) состоит из истока и стока, двух высокопроводящих полупроводниковых областей n-типа, которые изолированы от подложки p-типа PN-диодами с обратным смещением. Затвор из поликристаллического кремния покрывает область между истоком и стоком, но отделен от полупроводника изолирующим слоем оксида. Базовая структура полевого МОП-транзистора n-типа и соответствующее обозначение схемы показаны на рисунке 8.5.1.

Рисунок 8.5.1 Поперечное сечение и условное обозначение схемы металл-оксид-полупроводник-полевой транзистор n-типа (MOSFET)

Как видно на рисунке, области истока и стока идентичны. Именно приложенные напряжения определяют, какая область n-типа обеспечивает электроны и становится источником, в то время как другая область n-типа собирает электроны и становится стоком. Напряжения, приложенные к электроду стока и затвора, а также к подложке посредством обратного контакта, относятся к потенциалу истока, как также показано на рисунке.

Вид сверху того же полевого МОП-транзистора показан на рисунке. 8.5.2, где указаны длина ворот L и ширина ворот W. Обратите внимание, что длина затвора не равна физическому размеру затвора, а скорее равна расстоянию между областями истока и стока под затвором. Перекрытие между затвором и областью истока и стока требуется, чтобы гарантировать, что инверсионный слой образует непрерывный проводящий путь между областью истока и стока. Обычно это перекрытие делается как можно меньше, чтобы минимизировать его паразитную емкость.

Рисунок 8.5.2 Вид сверху на полевой транзистор металл-оксид-полупроводник n-типа (MOSFET)

Поток электронов от истока к стоку контролируется напряжением, приложенным к затвору. Положительное напряжение, приложенное к затвору, притягивает электроны к границе раздела между диэлектриком затвора и полупроводником. Эти электроны образуют проводящий канал между истоком и стоком, называемый инверсионным слоем. Ток затвора не требуется для поддержания инверсионного слоя на границе раздела, поскольку оксид затвора блокирует любой поток носителей.В итоге ток между стоком и истоком регулируется напряжением, приложенным к затвору.

Типичные характеристики тока в зависимости от напряжения (I- V ) полевого МОП-транзистора показаны на рисунке ниже. Реализована квадратичная модель полевого МОП-транзистора.

8,6 МОП-транзистор, модель большого сигнала

8.6.1 Режимы работы

Работа полевого МОП-транзистора может быть разделена на три различных режима, в зависимости от напряжений на клеммах.В следующем обсуждении используется упрощенная алгебраическая модель, точная только для старых технологий. Современные характеристики MOSFET требуют компьютерных моделей, которые имеют более сложное поведение.

Для расширения режим , n-канальный MOSFET, три рабочих режима:

Режим отсечки, подпорога или слабой инверсии
Когда:
Где В th — пороговое напряжение устройства.

Согласно базовой пороговой модели, транзистор выключен, и между стоком и истоком нет проводимости.В действительности, распределение энергии электронов Больцмана позволяет некоторым более энергичным электронам в источнике проникать в канал и течь в сток, в результате чего возникает подпороговый ток, который является экспоненциальной функцией напряжения затвор-исток. В то время как ток между стоком и истоком в идеале должен быть равен нулю, когда транзистор используется в качестве выключателя, существует слабый ток инверсии, иногда называемый подпороговой утечкой. При слабой инверсии ток изменяется экспоненциально в зависимости от смещения затвор-исток В GS , что приблизительно равно:

Где:
I D0 = ток при В GS = В th

а коэффициент наклона n определяется выражением

С участием:

C D = емкость обедненного слоя

И

C OX = емкость оксидного слоя.

В устройстве с длинным каналом отсутствует однократная зависимость тока от напряжения стока В DS » В T , но при уменьшении длины канала уменьшение барьера, вызванного стоком, приводит к зависимости напряжения стока, которая зависит от сложным образом от геометрии устройства (например, легирование канала, легирование перехода и т. д.). Часто пороговое напряжение В th для этого режима определяется как напряжение затвора, при котором возникает выбранное значение тока I D0 , например, I D0 = 1 мкА, что может отличаться от V th — значение, используемое в уравнениях для следующих режимов.

Некоторые аналоговые схемы микромощностей предназначены для использования преимущества подпороговой проводимости. Работая в области слабой инверсии, полевые МОП-транзисторы в этих схемах обеспечивают максимально возможное отношение крутизны к току, а именно:

Что почти то же самое, что и биполярный транзистор.

Подпороговая кривая I- V экспоненциально зависит от порогового напряжения, вводя сильную зависимость от любых производственных изменений, которые влияют на пороговое напряжение; например: изменения толщины оксида, глубины перехода или легирования тела, которые изменяют степень снижения барьера, вызванного стоком.Возникающая в результате чувствительность к вариациям изготовления усложняет оптимизацию утечки и производительности.

Триодный режим или линейная область (также известный как резистивный режим)

когда

и

Транзистор включается, и создается канал, который позволяет току течь между стоком и истоком. МОП-транзистор работает как резистор, управляемый напряжением затвора относительно напряжений истока и стока.Ток от стока к истоку моделируется как:

Где:
μ n — эффективная подвижность носителей заряда,
W — ширина затвора,
L — длина затвора,
C ox — емкость оксида затвора на единицу площади.

Переход от экспоненциальной подпороговой области к триодной области не такой резкий, как предполагают уравнения.

Насыщенность или активный режим,

когда

и

Переключатель включен, и был создан канал, который позволяет току течь между стоком и истоком.Поскольку напряжение стока выше, чем напряжение затвора, электроны распространяются, и проводимость происходит не через узкий канал, а через более широкое, двух- или трехмерное распределение тока, простирающееся от границы раздела в глубину подложки. Начало этой области также известно как pinch- off, чтобы указать на отсутствие области канала около стока. Ток стока теперь слабо зависит от напряжения стока и регулируется в основном напряжением затвор-исток и моделируется очень приблизительно как:

Дополнительный фактор, включающий λ, параметр модуляции длины канала, моделирует зависимость тока от напряжения стока из-за эффекта Раннего или модуляции длины канала.Согласно этому уравнению, ключевым параметром конструкции, крутизной MOSFET является:

Комбинация называется напряжением перегрузки. Другим ключевым параметром конструкции является выходное сопротивление полевого МОП-транзистора r O , определяемое по формуле:

r out является инверсией g ds , где

V DS — выражение в области насыщения.

Если ? принимается равным нулю, результатом является бесконечное выходное сопротивление устройства, что приводит к нереалистичным предсказаниям схемы, особенно в аналоговых схемах.Поскольку длина канала становится очень короткой, эти уравнения становятся неточными. Возникают новые физические эффекты. Например, перенос носителей в активном режиме может быть ограничен насыщением скорости. Когда преобладает насыщение по скорости, ток стока насыщения более близок к линейному, чем к квадратичному в V GS . На еще меньших длинах носители транспортируются с почти нулевым рассеянием, известным как квазибаллистический транспорт. Кроме того, на выходной ток влияет снижение порогового напряжения на барьере стока.

8.7 Малосигнальные модели Hybrid-pi

Модель Hybrid-Pi — это популярная схемная модель, используемая для анализа поведения слабого сигнала биполярных переходных и полевых транзисторов. Модель может быть достаточно точной для низкочастотных цепей и может быть легко адаптирована для более высокочастотных цепей с добавлением соответствующих межэлектродных емкостей и других паразитных элементов.

8.7.1 Параметры биполярного перехода (BJT)

Модель hybrid-pi представляет собой приближение линеаризованной двухпортовой сети к BJT с использованием напряжения база-эмиттер слабого сигнала v быть и напряжения коллектор-эмиттер v ce в качестве независимых переменных и тока базы слабого сигнала i. b и ток коллектора i c в качестве зависимых переменных.Базовая низкочастотная гибридная пи-модель биполярного транзистора (NPN) показана на рисунке 8.7.1.

Рисунок 8.7.1 Модель BJT Hybrid-pi

Вот различные параметры:

Крутизна, г м , в сименсах, определяется следующим уравнением:

где:

I C — ток покоя коллектора (также называемый током смещения коллектора или постоянным током коллектора) — тепловое напряжение, рассчитанное из постоянной Больцмана k , заряда электрона q и температуры транзистора в кельвинах T .При 300 K (приблизительно комнатная температура) V T составляет около 26 мВ .

где:
— текущий коэффициент усиления на низких частотах (также обозначается как h FE ).

Здесь I B — базовый ток точки покоя. Это параметр, специфичный для каждого транзистора, его можно найти в таблице данных; ß — это функция выбора тока коллектора.

Выходное сопротивление связано с ранним эффектом ( В А — раннее напряжение).

Связанные термины:

Величина, обратная выходному сопротивлению, называется выходной проводимостью.

Величина, обратная величине г м , называется внутренним сопротивлением r E

8.7.2 Параметры MOSFET

Базовая низкочастотная гибридная пи-модель для полевого МОП-транзистора (n-типа) показана на рисунке 8.7.2.

Рисунок 8.7.2 Модель MOSFET Hybrid-pi

Вот различные параметры:

gm — крутизна в сименсах, оцениваемая по току стока I D . где:

I D — это ток покоя стока (также называемый смещением стока или постоянным током стока) В th = пороговое напряжение и В GS = напряжение затвор-исток.

Комбинация: часто называется напряжением перегрузки.

r o — выходное сопротивление из-за модуляции длины канала с использованием приближения для параметра модуляции длины канала λ.

Здесь V E — это параметр, связанный с технологией (около 4 V / мкм для технологического узла 65 нм), а L — длина разнесения исток-сток.

Величина, обратная выходному сопротивлению, называется проводимостью стока.

8.8 Модель T

Модель hybrid-pi, безусловно, является самой популярной моделью слабого сигнала для транзисторов BJT и MOS. Альтернативой является T-модель, которая полезна в определенных ситуациях. Модель T также имеет две версии:

Т-модели слабого сигнала для транзисторов PNP BJT и PMOS идентичны показанным здесь для транзисторов NPN и NMOS. Важно отметить, что нет никаких изменений полярностей (напряжения или тока) для моделей p-типа по сравнению с моделями n-типа.Опять же, эти модели слабого сигнала идентичны. Модель может быть достаточно точной для низкочастотных цепей и может быть легко адаптирована для более высокочастотных цепей с добавлением соответствующих межэлектродных емкостей и других паразитных элементов.

Базовая низкочастотная Т-модель для MOSFET и BJT показана на рисунке 8.8.1.

Рисунок 8.8.1 Модель MOSFET и BJT T

Некоторые важные МОП-уравнения.

Некоторые важные уравнения БЮТ.

Лабораторная деятельность

Характеристики транзистора

и однотранзисторный усилитель, 8 сентября, скачать PDF бесплатно

Транзисторные усилители

Physics 3330 Эксперимент № 7, осень 1999 г. Транзисторные усилители Назначение Цель этого эксперимента — разработать биполярный транзисторный усилитель с коэффициентом усиления по напряжению минус 25.Усилитель должен принимать вход

. Дополнительная информация

Характеристики и усилители BJT

Характеристики биполярных транзисторов и усилители Мэтью Беклер [email protected] EE2002 Lab Section 003 2 апреля 2006 г. Резюме Биполярный транзистор

, являющийся основным компонентом конструкции усилителя, является основным компонентом. Дополнительная информация

Биполярные транзисторные усилители

Physics 3330 Эксперимент № 7 Осень 2005 г. Биполярные транзисторные усилители Назначение Целью этого эксперимента является создание биполярного транзисторного усилителя с усилением по напряжению минус 25.Усилитель должен

Дополнительная информация

Основы биполярных переходных транзисторов

Кеннет А. Кун, 29 сентября 2001 г., ред. 1 Введение Биполярный транзистор (BJT) — это трехслойное полупроводниковое устройство с конструкцией NPN или PNP. Обе конструкции имеют одинаковые

Дополнительная информация

Усилитель с общим эмиттером

Усилитель с общим эмиттером A.Перед тем, как мы начнем Как сказано в названии этой лабораторной работы, эта лабораторная работа посвящена разработке усилителя с общим эмиттером, и на данном этапе лабораторного курса это, на мой взгляд, преждевременно,

Дополнительная информация

Руководство по эксплуатации, версия 1.1

Усилитель класса B (двухтактный эмиттерный повторитель), версия 1.1, ISO 9001: 2000, компания 94-101, Electronic Complex Pardesipura, Indore- 452010, India Тел .: 91-731-2570301/02, 4211100 Факс: 91-731 —

Дополнительная информация

Схемы усилителя BJT

Схема усилителя JT Поскольку мы разработали различные модели для сигналов D (простая модель большого сигнала) и сигналов A (модель малого сигнала), анализ цепей JT выполняется следующим образом: Анализ смещения D:

Дополнительная информация

Схемы усилителя BJT

Схема усилителя JT Поскольку мы разработали различные модели для сигналов D (простая модель большого сигнала) и сигналов A (модель малого сигнала), анализ цепей JT выполняется следующим образом: Анализ смещения D:

Дополнительная информация

Цепи смещения биполярных транзисторов

Схемы смещения биполярных транзисторов Этот рабочий лист и все связанные файлы находятся под лицензией Creative Commons Attribution License, версия 1.0. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/1.0/,

. Дополнительная информация

Операционный усилитель — IC 741

Операционный усилитель — IC 741 Tabish, декабрь 2005 г. Цель: изучить работу операционного усилителя 741 путем проведения следующих экспериментов: (a) Измерение входного тока смещения (b) Входное смещение

Дополнительная информация

БИПОЛЯРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

ГЛАВА 3 БИПОЛЯРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Биполярный переходной транзистор, BJT, представляет собой цельный кремниевый элемент с двумя встречно расположенными P-N переходами.Однако это не может быть сделано с двумя независимыми друг от друга

Дополнительная информация

Диоды и транзисторы

Диоды Для чего мы используем диоды? Диоды и транзисторы защищают схемы, ограничивая напряжение (ограничение и ограничение), превращают переменный ток в постоянный (выпрямитель напряжения), умножители напряжения (например, двойное входное напряжение)

Дополнительная информация

Смещение делителя напряжения

Смещение делителя напряжения ENGI 242 ELEC 222 BJT Смещение 3 Для конфигураций смещения делителя напряжения Нарисуйте эквивалентную входную цепь Нарисуйте эквивалентную выходную цепь Запишите необходимые уравнения KVL и KCL Определите

Дополнительная информация

Биполярные переходные транзисторы

Биполярные переходные транзисторы Физическая структура и символы NPN Эмиттер (E) n-тип Эмиттерная область p-типа Базовая область n-тип Коллекторная область Коллектор (C) B C Эмиттер-база-переход (EBJ) База (B) (a) Коллектор-база

Дополнительная информация

Учебное пособие по усилителю

Учебное пособие по усилителю Содержание Учебное пособие по усилителю…1 Предисловие … 1 Введение … 1 Урок 1 Обзор полупроводников … 2 План урока … 2 Рабочий лист № 1 … 7 Эксперимент № 1 … 7 Урок 2 Биполярный

Дополнительная информация

Карта контента для карьеры и технологий

Content Strand: Applied Academics CT-ET1-1 анализ электроники A. Дроби и десятичные дроби B. Степени 10 и инженерные обозначения C. Решения задач на основе формул D. Степени и корни E. Линейные уравнения

Дополнительная информация

Регулируемый D.C. Источник питания

442 17 Принципы электронного регулируемого источника питания постоянного тока 17.1 Обычный источник питания постоянного тока 17.2 Важные термины 17.3 Регулируемый источник питания 17.4 Типы регуляторов напряжения 17.5 Стабилитрон

Дополнительная информация

5B5B Базовая схема RC-генератора

5B5B Базовая схема RC-генератора RC-генератор, также называемый генератором с фазовым сдвигом, вырабатывает выходной синусоидальный сигнал с использованием регенеративной обратной связи от комбинации резистор-конденсатор.

Дополнительная информация

Глава 19 Операционные усилители

Глава 19 Операционные усилители Операционный усилитель, или операционный усилитель, является основным строительным блоком современной электроники. Операционные усилители появились еще на заре электронных ламп, но стали обычным явлением только

. Дополнительная информация

MAS.836 КАК СДВИГАТЬ OP-AMP

МАС.836 КАК СДВИГАТЬ СМЕЩЕНИЕ ЦЕПИ ОУ-УСИЛИТЕЛЯ: Смещение в электронной схеме описывает рабочие характеристики установившегося режима без подачи сигнала. В схеме операционного усилителя рабочая характеристика

Дополнительная информация

Вопросы практики GenTech

GenTech Практические вопросы Тест базовой электроники: этот тест оценит ваши знания и способность применять принципы базовой электроники.Этот тест состоит из 90 вопросов из следующих

Дополнительная информация

Прецизионные диодные выпрямители

Кеннет А. Кун 21 марта 2013 г. Прецизионные полуволновые выпрямители Операционный усилитель можно использовать для линеаризации нелинейной функции, например передаточной функции полупроводникового диода. Классический

Дополнительная информация

В стереосистеме, радио или телевидении входной сигнал слабый.После нескольких. ступени усиления напряжения, однако, сигнал становится большим и использует

Глава 12 Усилители мощности В стереосистеме, радио или телевидении входной сигнал слабый. Однако после нескольких этапов увеличения напряжения сигнал становится большим и использует всю нагрузочную линию. В этих

Дополнительная информация

Последовательные и параллельные схемы

Постоянный ток (DC) Постоянный ток (DC) — это однонаправленный поток электрического заряда.Термин DC используется для обозначения энергосистем, которые используют постоянное (не меняющееся со временем) среднее (среднее)

Дополнительная информация

Частотная характеристика фильтров

Школа инженерии Департамент электротехники и вычислительной техники 332: 224 Принципы электротехники II Лабораторный эксперимент 2 Частотная характеристика фильтров 1 Введение Цели для

Дополнительная информация

Конфигурации схемы BJT

Конфигурации цепи BJT V be ~ ~ ~ v s R L v s R L V Vcc R s cc R s v s R s R L V cc Общая база Общий эмиттер Общий коллектор Общий коэффициент усиления по току эмиттера BJT Вольт-амперные характеристики V CE,

Дополнительная информация

Эксперимент № (4) Демодулятор AM

Исламский университет Газы Инженерный факультет Электротехнический факультет Эксперимент № (4) AM Демодулятор Коммуникационная техника I (лаб.) Подготовил: Eng. Омар А. Кармаут Eng. Мохаммед К. Абу Фол Эксперимент

Дополнительная информация

Операционные усилители

Модуль 6 Усилители Операционные усилители Идеальный усилитель Что вы узнаете в Модуле 6. Раздел 6.0. Введение в операционные усилители. Понять концепцию идеального усилителя и необходимость

Дополнительная информация

Домашнее задание 03

Вопрос 1 (по 2 балла, если не указано иное) Домашнее задание 03 1.Источник питания постоянного тока 9 В вырабатывает 10 Вт в резисторе. Какой размах амплитуды должен быть источник переменного тока, чтобы генерировать тот же

Дополнительная информация

= V пик 2 = 0,707 В пик

ОСНОВНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — НАЗНАЧЕНИЕ РЕКТИФИКАЦИИ И ФИЛЬТРА Предположим, вы хотите создать простой электронный блок питания постоянного тока, который работал бы от входа переменного тока (например, что-то, что вы могли бы подключить к стандартному

Дополнительная информация

Рисунок 1: Усилитель с общей базой.

Базовая схема усилителя с общей базой На рис. 1 показана принципиальная схема одноступенчатого усилителя с общей базой. Задача состоит в том, чтобы найти коэффициент усиления напряжения слабого сигнала, входное сопротивление и выход

. Дополнительная информация

Масштабирование и смещение аналоговых сигналов

Масштабирование и смещение аналоговых сигналов Ноябрь 2007 г. Введение Масштабирование и смещение диапазона и смещения аналоговых сигналов — полезный навык для работы с разнообразной электроникой.Мало того, что он может взаимодействовать с

Дополнительная информация

Лаборатория 3 Выпрямительные схемы

ECET 242 Электронные схемы Лаборатория 3 Выпрямительные схемы Страница 1 из 5 Название: Задача: Студенты, успешно завершившие это лабораторное упражнение, будут выполнять следующие задачи: 1. Научиться строить

Дополнительная информация

Полевые транзисторы и шум

Physics 3330 Эксперимент № 8 Осень 2005 г. Полевые транзисторы и шум Цель В этом эксперименте мы вводим полевые транзисторы.Мы измерим выходные характеристики полевого транзистора, а затем построим

Дополнительная информация

Создание усилителя AMP

Создание усилителя AMP Введение В течение примерно 80 лет стало возможным усиливать разницу напряжений и увеличивать соответствующую мощность, сначала с помощью электронных ламп, использующих электроны из горячей нити накала;

Дополнительная информация

ПЬЕЗО ФИЛЬТРЫ ВВЕДЕНИЕ

На протяжении более двух десятилетий технология керамических фильтров способствовала распространению твердотельной электроники.Взгляд в будущее показывает, что на

будут возлагаться еще большие надежды. Дополнительная информация

ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

ВВЕДЕНИЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ Студент познакомится с применением и анализом операционных усилителей в этом лабораторном эксперименте. Студент будет применять методы анализа схем

Дополнительная информация

ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПОЛУПРОВОДНИКА

ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПОЛУПРОВОДНИКА Закажите этот документ в AN7A / D Подготовил: Фрэнсис Кристиан ВВЕДЕНИЕ Оптический соединитель — это почтенное устройство, которое предлагает инженерам-разработчикам новые свободы при проектировании

Дополнительная информация

Модели транзисторов.ампель

Модели транзисторов Обзор основ транзисторов Простая модель усилителя тока Пример транзисторного переключателя Пример усилителя с общим эмиттером Транзистор как преобразователь — модель Эберс-Молла Прочее

Дополнительная информация

Боб Йорк.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.