Составные транзисторы: принцип работы, схемы и применение

Что такое составной транзистор. Как работает схема Дарлингтона. Какие преимущества дает использование составных транзисторов. Где применяются транзисторы со сверхвысоким коэффициентом усиления.

Что такое составной транзистор и зачем он нужен

Составной транзистор представляет собой комбинацию из двух или более биполярных транзисторов, соединенных определенным образом. Основная цель такого соединения — значительно увеличить коэффициент усиления по току по сравнению с одиночным транзистором.

Наиболее распространенными типами составных транзисторов являются:

• Схема Дарлингтона — на транзисторах одного типа проводимости
• Схема Шиклаи (комплементарный транзистор Дарлингтона) — на транзисторах разных типов проводимости

Ключевые преимущества составных транзисторов:

• Очень высокий коэффициент усиления по току (до нескольких тысяч)
• Большое входное сопротивление
• Малый входной ток
• Возможность работы с большими токами нагрузки

Эти свойства делают составные транзисторы незаменимыми во многих схемах, где требуется высокое усиление по току или большой входной импеданс.

Принцип работы транзистора Дарлингтона

Схема Дарлингтона состоит из двух биполярных транзисторов одного типа проводимости (например, n-p-n), соединенных следующим образом:

• Коллекторы обоих транзисторов объединены
• Эмиттер первого транзистора соединен с базой второго

Принцип работы схемы Дарлингтона:

1. Входной ток поступает на базу первого транзистора
2. Усиленный ток эмиттера первого транзистора подается на базу второго
3. Второй транзистор еще раз усиливает ток
4. В результате получается очень высокий общий коэффициент усиления

Коэффициент усиления составного транзистора Дарлингтона можно приблизительно рассчитать как:

β_общ = β₁ × β

2

где β₁ и β₂ — коэффициенты усиления отдельных транзисторов.

Особенности и недостатки схемы Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона обладает рядом особенностей по сравнению с обычным биполярным транзистором:

• Повышенное напряжение насыщения коллектор-эмиттер (около 0.9 В для кремниевых транзисторов)
• Увеличенное падение напряжения база-эмиттер (примерно 1.2-1.4 В)
• Меньшее быстродействие, особенно при переходе из открытого состояния в закрытое
• Возможность самовозбуждения на высоких частотах

Для улучшения характеристик в схему часто добавляют резистор между базой и эмиттером выходного транзистора. Это позволяет:

• Ускорить закрывание транзистора
• Уменьшить ток утечки в закрытом состоянии
• Повысить температурную стабильность

Схема Шиклаи и ее особенности

Схема Шиклаи (также называемая комплементарным транзистором Дарлингтона) состоит из двух транзисторов разной проводимости — p-n-p и n-p-n. Основные особенности:

• Ведет себя как единый транзистор той же проводимости, что и входной
• Обеспечивает высокий коэффициент усиления по току
• Напряжение насыщения коллектор-эмиттер ниже, чем у схемы Дарлингтона
• Падение напряжения база-эмиттер соответствует обычному транзистору

Схема Шиклаи часто применяется в мощных выходных каскадах усилителей, позволяя использовать транзисторы только одной полярности.

Применение составных транзисторов

Благодаря своим уникальным характеристикам, составные транзисторы нашли широкое применение в различных областях электроники:

• Входные каскады операционных усилителей
• Выходные каскады мощных усилителей звуковой частоты
• Стабилизаторы напряжения
• Драйверы управления двигателями
• Системы автоматики и управления
• Схемы зажигания автомобилей

Особенно эффективно использование составных транзисторов в низкочастотных схемах, где не критично их пониженное быстродействие.

Интегральные схемы на основе составных транзисторов

Современная промышленность выпускает готовые интегральные схемы на основе составных транзисторов. Популярные примеры:

• L293D — четыре токовых усилителя в одном корпусе
• ULN2003A — семь каналов составных транзисторов Дарлингтона с открытым коллектором

Такие микросхемы упрощают разработку устройств, требующих управления мощной нагрузкой или высокого усиления по току.

Транзисторы со сверхвысоким коэффициентом усиления

Помимо составных транзисторов, существуют также специальные транзисторы с очень высоким коэффициентом усиления по току, полученным в процессе изготовления. Их особенности:

• Коэффициент усиления может достигать нескольких сотен
• Не являются составными — выполнены как единый элемент
• Сохраняют высокое усиление в широком диапазоне токов
• Обладают лучшими частотными характеристиками, чем составные транзисторы

Такие транзисторы часто называют «супербета» и применяют в прецизионных аналоговых схемах, где требуется высокое усиление при хорошем быстродействии.

Практические рекомендации по применению составных транзисторов

При использовании составных транзисторов в схемах следует учитывать ряд важных моментов:

• Обеспечить достаточное охлаждение из-за повышенного тепловыделения
• Учитывать увеличенное падение напряжения база-эмиттер при расчете схем смещения
• Применять цепи температурной стабилизации для предотвращения теплового ухода
• Использовать цепи защиты от перегрузки по току и напряжению
• Ограничивать рабочую частоту для предотвращения самовозбуждения

При правильном применении составные транзисторы позволяют создавать эффективные схемы с высоким усилением и хорошими эксплуатационными характеристиками.

4.16.    Составной транзистор | Электротехника

Коэффициент усиления каскадов,  выполненных на биполярных транзисторах, определяется коэффициентом передачи тока транзистора в схеме с ОЭ  (h_21э)_. Увеличение этого коэффициента в ряде случаев  позволяет существенно упростить схемотехнику проектируемых усилительных устройств. Так, при построении многокаскадных усилителей  можно обойтись меньшим числом каскадов  или при управлении мощной нагрузкой отказаться от промежуточных усилителей мощности  и управлять значительной мощностью  непосредственно от маломощного источника.

Увеличить  h_21э можно чисто схемотехническим путем за счет каскадного включения нескольких транзисторов. Применительно к транзисторам одного типа проводимости  такие схемы были впервые  предложены Дарлингтоном и поэтому часто называются схемами Дарлингтона  или составными транзисторами.

Составной транзистор (пара Дарлингтона), получаемый соединением коллекторов и эмиттера Э₁ с базой Б₂ (рис. 4.13), характеризуется большим входным сопротивлением, большим коэффициентом передачи базового тока b и меньшим выходным сопротивлением на переменном сигнале по сравнению с одиночным БТ.

Интегральный коэффициент передачи по току составного транзистора (b_D) определяется следующим образом:

b_D = i_кD/i_бD = i_кD/i_б1 = (i_к1 + i_к2)/i_б1 =  (b₁i_б1 + b₂i_б2)/i_б1 = (b₁i_б1 + b₂i_э1)/i_б1 =

= (b₁i_б1 + b₂ (b₁ + 1)i_б1)/i_б1 = b₁ + b

2 (b₁ + 1) = b₁ + b₂b₁ + b₂.

Если составной транзистор (СТ) синтезирован на основе одинаковых транзисторов (b₁ = b₂ = b), то

b_D = b(b + 2),

т.е. b_D характеризуется квадратичным увеличением.

Суммарное входное сопротивление (h_11эD) составного транзистора больше входного сопротивления одиночного транзистора, так как входы Т₁ и Т₂ включены последовательно, т.е.

h_11эD = u_вхD/i_бD = (u_вх1 + u_вх2)/i_б1 = (i_б1h_11э1 + i_б2h_11э2)/i_б1 = (i_б1h_11э1 + i_э1h_11э2)/i_б1 =

= (i_б1h_11э1 + (b₁ + 1)i_б1h

11э2)/i_б1 = h_11э1 + (b₁ + 1)h_11э2.

Из итогового выражения видно, суммарное входное сопротивление определяется в основном входным сопротивлением второго транзистора и коэффициентом передачи по току первого транзистора.

Так как коллекторные цепи транзисторов включены параллельно (см. рис.4.13), следовательно, суммарная проводимость составного транзистора (h_22эD) возрастает (выходное сопротивление уменьшается).

На практике составные транзисторы могут быть реализованы на основе соответствующего соединения одиночных транзисторов, но промышленностью также выпускаются уже готовые составные транзисторы, конструктивно оформленные в едином корпусе.

Составной транзистор — это… Что такое Составной транзистор?

Условное обозначение составного транзистора

Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) — объединение двух или более биполярных транзисторов

[1] с целью увеличения коэффициента усиления по току^[2]. Такой транзистор используется в схемах работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора, (иногда ошибочно называемого «супербета»^[3], у мощных транзисторов (например — КТ825) ≈1000 и у маломощных транзисторов (типа КТ3102 и т.  п.) ≈50000. Это означает, что небольшого тока базы достаточно для того, чтобы составной транзистор открылся.

Схема Дарлингтона

Принципиальная схема составного транзистора

Изобретение одного из видов такого транзистора является делом рук инженера-электрика Сидни Дарлингтона (Sidney Darlington).

Составной транзистор является каскадным соединением нескольких транзисторов, включенных таким образом, что нагрузкой в эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного. Кроме того, в составе схемы для ускорения закрывания может использоваться резистивная нагрузка первого транзистора. Такое соединение в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого при работе транзисторов в активном режиме приблизительно равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов:

Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β, значительно больший, чем у его обоих компонентов. Задавая приращение dI_б=dI_б1, получаем:

dI_э1=(1+β₁)dI_б=dI_б2;

dI_к=dI_к1+dI_к2=β₁dI_б+β₂[(1+β₁)dI_б].

Деля dI_r на dI_б, находим результирующий дифференциальный коэффициент передачи:

β_Σ=β₁+β₂+β₁β₂

Поскольку всегда , можно считать:

β_Σ≈β₁β₂.

Следует подчеркнуть, что коэффициенты и могут различаться даже в случае однотипных транзисторов, поскольку ток эмиттера I_э2 в 1+β₂ раз больше тока эмиттера I_э1 (это вытекает из очевидного равенства I_б2=I_э1)^[4].

Схема Шиклаи

Каскад Шиклаи, эквивалентный n-p-n транзистору

Паре Дарлингтона подобно соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai pair), названное так в честь его изобретателя Джорджа К. Шиклаи также иногда называемое комплементарным транзистором Дарлингтона^[5]. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема Шиклаи содержит транзисторы разной полярности(p-n-p и n-p-n). Пара Шиклаи ведет себя как n-p-n-транзистор c большим коэффициентом усиления. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной полярности.

Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме, характеризуется тем, что транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 — по схеме с общей базой. Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но при этом он имеет гораздо лучшие частотные свойства и большую неискаженную мощность в нагрузке, а также позволяет значительно уменьшить эффект Миллера.

Достоинства и недостатки составных транзисторов

Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ — граничная частота усиления по току и быстродействие составных транзисторов меньше, чем эти же параметры для каждого из транзисторов VT1 и VT2.

Достоинства составного транзистора:

• Высокий коэффициент усиления по току.
• Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора:

• Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.
• Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти в два раза больше чем в обычном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В (не может быть меньше, чем удвоенное падение напряжения на p-n переходе).
• Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В у обычных транзисторов) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности (не может быть меньше чем падение напряжения на p-n переходе плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе).

Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора. Величина резистора выбирается с таким расчётом, чтобы ток коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшается общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии. Кроме того, применение резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счёт форсирования закрытия транзистора VT2. Обычно сопротивление R1 составляет сотни Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько кОм в малосигнальном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы с эмиттерным резистором служит мощный n-p-n — транзистор Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

Примечания

1. ↑ В отличие от биполярных, полевые транзисторы не используются в составном включении. Объединять полевые транзисторы нет необходимости, так как они и без того обладают чрезвычайно малым входным током. Однако существуют схемы (например, IGBT), где совместно применяются полевые и биполярные транзисторы. В некотором смысле, такие схемы также можно считать составными транзисторами.
2. ↑ Достигнуть повышения значения коэффициента усиления можно также уменьшив толщину базы, но это представляет определенные технологические трудности.
3. ↑ Супербе́та (супер-β) транзисторами называют транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, полученным за счёт малой толщины базы, а не за счёт составного включения. Примером таких транзисторов может служить серия КТ3102, КТ3107. Однако их также можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь 50 пкА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316).
4. ↑ Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1977. — С. 233, 234. — 672 с.
5. ↑ Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Пер. с. англ. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Мир, 1993. — Т. 1. — С. 104, 105. — 413 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-03-002337-2

Транзисторы с большим коэффициентом усиления. Особенности работы и схема транзистора дарлингтона. Особенности работы устройства

В интегральных схемах и дискретной электронике большое распространение получили два вида составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и Шиклаи. В микромощных схемах, например, входные каскады операционных усилителей, составные транзисторы обеспечивают большое входное сопротивление и малые входные токи. В устройствах, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) для повышения КПД необходимо обеспечить высокий коэффициент усиления по току мощных транзисторов.

Схема Шиклаи реализует мощный p-n-p транзистор с большим коэффициентом усиления с помощью маломощного p-n-p транзистора с малым В и мощного n-p-n транзистора (рисунок 7.51 ). В интегральных схемах это включение реализует высокобетный p-n-p транзистор на основе горизонтальных p-n-p транзистора и вертикального n-p-n транзистора. Также эта схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах, когда используются выходные транзисторы одной полярности (n-p-n ).

Рисунок 7. 51 — Составной p-n-p транзистор Рисунок 7.52 — Составной n-p-n по схеме Шиклаи транзистор по схеме Дарлингтона

Схема Шиклаи или комплементарный транзистор Дарлингтона ведет себя, как транзистор p-n-p типа (рисунок 7.51 ) с большим коэффициентом усиления по току,

Входное напряжение идентично одиночному транзистору. Напряжение насыщения выше, чем у одиночного транзистора на величину падения напряжения на эмиттерном переходе n-p-n транзистора. Для кремниевых транзисторов это напряжение составляет порядка одного вольта в отличие от долей вольта одиночного транзистора. Между базой и эмиттером n-p-n транзистора (VT2) рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением для подавления неуправляемого тока и повышения термоустойчивости.

Транзистор Дарлингтона реализуется на однополярных транзисторах (рисунок 7.52 ). Коэффициент усиления по току определяется произведением коэффициентов составляющих транзисторов.

Входное напряжение транзистора по схеме Дарлингтона в два раза больше, чем у одиночного транзистора. Напряжение насыщения превышает выходного транзистора. Входное сопротивление операционного усилителя при

.

Схема Дарлингтона используется в дискретных монолитных импульсных транзисторах. На одном кристалле формируются два транзистора, два шунтирующих резистора и защитный диод (рисунок 7.53 ). Резисторы R 1 и R 2 подавляют коэффициент усиления в режиме малых токов, (рисунок 7.38 ), что обеспечивает малое значение неуправляемого тока и повышение рабочего напряжения закрытого транзистора,

Рисунок 7.53 — Электрическая схема монолитного импульсного транзистора Дарлингтона

Резистор R2 (порядка 100 Ом) формируется в виде технологического шунта, подобно шунтам катодного перехода тиристоров. С этой целью при формировании — эмиттера с помощью фотолитографии в определенных локальных областях оставляют окисную маску в виде круга. Эти локальные маски не позволяют диффундировать донорной примеси, и под ними остаются p- столбики (рисунок 7.54 ). После металлизации по всей площади эмиттера эти столбики представляют собой распределенное сопротивление R2 и защитный диод D (рисунок 7.53 ). Защитный диод предохраняет от пробоя эмиттерные переходы при переполюсовке коллекторного напряжения. Входная мощность потребления транзистора по схеме Дарлингтона на полтора два порядка ниже, чем у одиночного транзистора. Максимальная частота переключений зависит от предельного напряжения и тока коллектора. Транзисторы на токи успешно работают в импульсных преобразователях до частот порядка 100 кГц. Отличительной особенностью монолитного транзистора Дарлингтона является квадратичная передаточная характеристика, так как В- амперная характеристика линейно возрастает с ростом тока коллектора до максимального значения,

При проектировании радиоэлектронных схем часто бывают ситуации, когда желательно иметь транзисторы с параметрами лучше тех, которые предлагают производители радиоэлементов. В некоторых случаях нам может потребоваться больший коэффициент усиления по току h 21 , в других большее значение входного сопротивления h 11 , а в третьих более низкое значение выходной проводимости h 22 . Для решения перечисленных проблем отлично подходит вариант использования электронного компонента о котором мы поговорим ниже.

Устройство составного транзистора и обозначение на схемах

Приведенная чуть ниже схема эквивалентна одиночному n-p-n полупроводнику. В данной схеме ток эмиттера VT1 является током базы VT2. Коллекторный ток составного транзистора определяется в основном током VT2.

Это два отдельных биполярных транзистора на выполненные на одном кристалле и в одном корпусе. Там же и размещается нагрузочный резистор в цепи эмиттера первого биполярного транзистора. У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у стандартного биполярного транзистора – база, коллектор и эмиттер.

Как видим из рисунка выше, стандартный составной транзистор это комбинация из нескольких транзисторов. В зависимости от уровня сложности и рассеиваемой мощности в составе транзистора Дарлингтона может быть и более двух.

Основное плюсом составного транзистора является значительно больший коэффициент усиления по току h 21 , который можно приблизительно вычислить по формуле как произведение параметров h 21 входящих в схему транзисторов.

h 21 =h 21vt1 × h31vt2 (1)

Так если коэффициент усиления первого равен 120, а второго 60 то общий коэффициент усиления схемы Дарлингтона равен произведению этих величин — 7200.

Но учитывайте, что параметр h31 достаточно сильно зависит от коллекторного тока. В случае когда базовый ток транзистора VT2 достаточно низок, коллекторного VT1 может не хватить для обеспечения нужного значения коэффициента усиления по току h 21 . Тогда увеличением h31 и, соответственно, снижением тока базы составного транзистора можно добиться роста тока коллектора VT1. Для этого между эмиттером и базой VT2 включают дополнительное сопротивление, как показано на схеме ниже.

Вычислим элементы для схемы Дарлингтона, собранной, например на биполярных транзисторах BC846A, ток VT2 равен 1 мА. Тогда его ток базы определим из выражения:

i kvt1 =i бvt2 =i kvt2 / h 21vt2 = 1×10 -3 A / 200 =5×10 -6 A

При таком малом токе в 5 мкА коэффициент h 21 резко снижается и общий коэффициент может оказаться на порядок меньше расчетного. Увеличив ток коллектора первого транзистора при помощи добавочного резистора можно значительно выиграть в значении общего параметра h 21 . Так как напряжение на базе является константой (для типового кремниевого трех выводного полупроводника u бэ = 0,7 В), то сопротивление можно рассчитать по :

R = u бэvt2 / i эvt1 — i бvt2 = 0.7 Вольта / 0.1 mA — 0.005mA = 7кОм

При этом мы можем рассчитывать на коэффициент усиления по току до 40000. Именно по такой схеме построены многие супербетта транзисторы.

Добавив дегтя упомяну, что данная схема Дарлингтона обладает таким существенным недочетом, как повышенное напряжение U кэ. Если в обычных транзисторах напряжение составляет 0,2 В, то в составном транзисторе оно возрастает до уровня 0,9 В. Это связано с необходимостью открывать VT1, а для этого на его базу необходимо подать напряжение уровнем до 0,7 В (если при изготовлении полупроводника использовался кремний).

В результате чтоб исключить упомянутый недостаток, в классическую схему внесли незначительные изменения и получили комплементарный транзистор Дарлингтона. Такой составной транзистор составлен из биполярных приборов, но уже разной проводимости: p-n-p и n-p-n.

Российские, да и многие зарубежные радиолюбители такое соединение называют схемой Шиклаи, хотя эта схема называлась парадоксной парой.

Типичными минусом составных транзисторов, ограничивающими их применение является невысокое быстродействие, поэтому они нашли широкое использование только в низкочастотных схемах. Они прекрасно работают в выходных каскадах мощных УНЧ, в схемах управления двигателями и устройствами автоматики, в схемах зажигания автомобилей.

На принципиальных схемах составной транзистор обозначается как обычный биполярный. Хотя, редко, но используется такое условно графическое изображение составного транзистора на схеме.

Одной из самых распространенных считается интегральная сборка L293D — это четыре токовых усилителя в одном корпусе. Кроме того микросборку L293 можно определить как четыре транзисторных электронных ключа.

Выходной каскад микросхемы состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклаи.

Кроме того уважение у радиолюбителей получили и специализированные микросборки на основе схемы Дарлингтона. Например . Эта интегральная схема по своей сути является матрицей из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки отлично украшают радиолюбительские схемы и делают их более функциональными.

Микросхема является семи канальным коммутатор мощных нагрузок на базе составных транзисторов Дарлингтона с открытым коллектором. Коммутаторы содержат защитные диоды, что позволяет коммутировать индуктивные нагрузки, например обмотку реле. Коммутатор ULN2004 необходим при сопряжения мощных нагрузок с микросхемами КМОП-логики.

Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (прикладываемого к Б-Э переходу VT1), регулируется транзистором VT1, коллекторным напряжением которого управляется индикатор заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда уменьшается и светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.

Сигнал требующий усиления через предварительный УНЧ подается на предварительный дифферециальный усилительный каскад построенный на составных VT1 и VT2. Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде, снижает шумовые эффекты и обеспечивает работу отрицательной обратной связи. Напряжение ОС поступает на базу транзистора VT2 с выхода усилителя мощности. ОС по постоянному току реализуется через резистор R6.

В момент включения генератора конденсатор С1 начинает заряжаться, затем открывается стабилитрон и сработает реле К1. Конденсатор начинает разряжаться через резистор и составной транзистор. Через небольшой промежуток времени реле выключается и начинается новый цикл работы генератора.

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент β будет равен произведению коэффициентов β составляющих транзисторов. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде (так как потенциал эмиттера транзистора Т 1 должен превышать потенциал эмиттера транзистора Т 2 , на величину падения напряжения на диоде). Кроме того, соединенные таким образом транзисторы ведут себя как один транзистор с достаточно малым быстродействием, так как транзистор T 1 не может быстро выключить транзистор Т 2 . С учетом этого свойства обычно между базой и эмиттером транзистора Т 2 включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает смешение транзистора Т 2 в область проводимости за счет токов утечки транзисторов Т 1 и Т 2 . Сопротивление резистора выбирают так, чтобы токи утечки (измеряемые в наноамперах для малосигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и вместе с тем чтобы через него протекал ток. малый по сравнению с базовым током транзистора Т 2 . Обычно сопротивление R составляет несколько сотен ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько тысяч ом в малосигнальном транзисторе Дарлингтона.

Рис. 2.61. Повышение скорости выключения в составном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде законченных модулей, включающих, как правило, и эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы служит мощный n-p-n — транзистор Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai). Соединение транзисторов по схеме Шиклаи представляет собой схему, подобную той. которую мы только что рассмотрели. Она также обеспечивает увеличение коэффициента β. Иногда такое соединение называют комплементарным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор n-p-n — типа, обладающий большим коэффициентом β. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Т 2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора T 1 Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами Т 2 и Т 3 . ведет себя как один транзистор n-p-n — типа. с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы Т 4 и Т 5 , соединенные по схеме Шиклаи, ведут себя как мощный транзистор p-n-p — типа. с большим коэффициентом усиления. Как и прежде, резисторы R 3 и R 4 имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазидополнительной симметрией. В настоящем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарном) транзисторы Т 4 и Т 5 , были бы соединены по схеме Дарлингтона.

Рис. 2.62. Соединение транзисторов по схеме Шиклаи («дополняющий транзистор Дарлингтона»).

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором использованы выходные транзисторы только n-p-n — типа.

Транзистор со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току. Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и ему подобные — не следует путать с транзисторами со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, в которых очень большое значение коэффициента h 21э получают в ходе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента служит транзистор типа 2N5962. для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении коллекторного тока в диапазоне от 10 мкА до 10 мА; этот транзистор принадлежит к серии элементов 2N5961-2N5963, которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений U кэ от 30 до 60 В (если коллекторное напряжение должно быть больше, то следует пойти на уменьшение значения C). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхбольшим значением коэффициента β. Их используют в усилителях с низким уровнем сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; этому вопросу посвящен разд. 2.18 . Примерами подобных стандартных схем служат схемы типа LM394 и МАТ-01; они представляют собой транзисторные пары с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение U бэ согласовано до долей милливольта (в самых хороших схемах обеспечивается согласование до 50 мкВ), а коэффициент h 21э — до 1%. Схема типа МАТ-03 представляет собой согласованную пару p-n-p — транзисторов.

Транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента β можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь 50 пкА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316.

Усилитель, называется именно так, не по причине, что его автор ДАРЛИНГТОН, а потому, что выходной каскад усилителя мощности построен на дарлингтоновских (составных) транзисторах.

Для справки : два транзистора одинаковой структуры соединены специальным образом для высокого усиления. Такое соединение транзисторов образует составной транзистор, или транзистор Дарлингтона — по имени изобретателя этого схемного решения. Такой транзистор используется в схемах работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс. Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора, у мощных транзисторов ≈1000 и у маломощных транзисторов ≈50000.

Достоинства транзистора Дарлингтона

Высокий коэффициент усиления по току.

Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора

Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.

Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти в два раза больше чем в обычном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В.

Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности.

Принципиальная схема УНЧ

Усилитель можно назвать самым дешевым вариантом самостоятельного построения сабвуферного усилителя. Самое ценное в схеме — выходные транзисторы, цена которых не превышает 1$. По идее, такой усилитель усилитель можно собрать за 3-5$ без блока питания. Давайте сделаем небольшое сравнение, какой из микросхем может дать мощность 100-200 ватт на нагрузку 4 Ом? Сразу в мыслях знаменитые . Но если сравнить цены, то дарлингтоновская схема и дешевле и мощнее TDA7294!

Сама микросхема, без комплектующих компонентов стоит 3$ как минимум, а цена активных компонентов дарлингтоновской схемы не более 2-2,5$! Притом, что дарлингтоновская схема на 50-70 ватт мощнее TDA7294!

При нагрузке 4 Ом усилитель отдает 150 ватт, это самый дешевый и неплохой вариант сабвуферного усилителя. В схеме усилителя использованы недорогие выпрямительные диоды, которые можно достать в любом электронном устройстве.

Усилитель может обеспечивать такую мощность за счет того, что на выходе использованы именно составные транзисторы, но при желании они могут быть заменены на обычные. Удобно использовать комплементарную пару КТ827/25, но конечно мощность усилителя спадет до 50-70 ватт. В дифференциальном каскаде можно использовать отечественные-КТ361 или КТ3107.

Полный аналог транзистора TIP41 наш КТ819А, Этот транзистор служит для усиления сигнала с диффкаскадов и раскачки выходников Эмиттерные резисторы можно использовать с мощностью 2-5 ватт, они для защиты выходного каскада. Подробнее про теххарактеристики транзистора TIP41C. Даташит для TIP41 и TIP42 .

Материал p-n-перехода: Si

Структура транзистора: NPN

Предельная постоянная рассеиваемая мощность коллектора (Pc) транзистора: 65 W

Предельное постоянное напряжение коллектор-база (Ucb): 140 V

Предельное постоянное напряжение коллектор-эмиттер (Uce) транзистора: 100 V

Предельное постоянное напряжение эмиттер-база (Ueb): 5 V

Предельный постоянный ток коллектора транзистора (Ic max): 6 A

Предельная температура p-n перехода (Tj): 150 C

Граничная частота коэффициента передачи тока (Ft) транзистора: 3 MHz

— Ёмкость коллекторного перехода (Cc): pF

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером (Hfe), min: 20

Такой усилитель может быть использован как в качестве сабвуферного, так и для широкополосной акустики. Характеристики усилителя тоже неплохие. При нагрузке в 4 Ом выходная мощность усилителя порядка 150 ватт, при нагрузке в 8 Ом мощность 100 ватт, максимальная мощность усилителя может доходить до 200 ватт с питанием +/-50 вольт.

Обозначение составного транзистора, выполненного из двух отдельных транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона, указано на рисунке №1. Первый из упомянутых транзисторов включен по схеме эмиттерного повторителя, сигнал с эмиттера первого транзистора поступает на базу второго транзистора. Достоинством этой схемы является исключительно высокий коэффициент усиления. Общий коэффициент усиления по току р для этой схемы равен произведению коэффициентов усиления по току отдельных транзисторов: р = ргр2 .

Например, если входной транзистор пары Дарлингтона имеет коэффициент усиления, равный 120, а коэффициент усиления второго транзистора равен 50, то общее р составляет 6000. В действительности усиление будет даже несколько большим, так как общий коллекторный ток составного транзистора равен сумме коллекторных токов пары входящих в него транзисторов.
Полная схема составного транзистора показана на рисунке №2. В этой схеме резисторы R 1 и R 2 составляют делитель напряжения, создающий смещение на базе первого транзистора. Резистор Rн, подключенный к эмиттеру составного транзистора, образует выходную цепь. Такой прибор широко применяется на практике, особенно в тех случаях, когда требуется большой коэффициент усиления по току. Схема имеет высокую чувствительность к входному сигналу и отличается высоким уровнем выходного коллекторного тока, что позволяет использовать этот ток в качестве управляющего (особенно при низком напряжении питания). Применение схемы Дарлингтона способствует уменьшению числа компонентов в схемах.

Схему Дарлингтона используют в усилителях низкой частоты, в генераторах и переключающих устройствах. Выходное сопротивление схемы Дарлингтона во много раз ниже входного. В этом смысле ее характеристики подобны характеристикам понижающего трансформатора. Однако в отличие от транформатора схема Дарлингтона позволяет получить большое усиление по мощности. Входное сопротивление схемы примерно равно $²Rn, а ее выходное сопротивление обычно меньше Rн. В переключающих устройствах схема Дарлингтона применяется в области частот до 25 кГц.

Литература: Матью Мэндл. 200 ИЗБРАННЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОНИКИ. Редакция литературы по информатике и электронике. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © перевод на русский язык, «Мир», 1985, 1980

• Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи

• 08.10.2014

  Стереофонический регулятор громкости, баланса и тембра на ТСА5550 имеет следующие параметры: Малые нелинейные искажения не более 0,1% Напряжение питания 10-16В (12В номинальное) Ток потребления 15…30мА Входное напряжение 0,5В (коэффициент усиления при напряжении питания 12В единица) Диапазон регулировки тембра -14…+14дБ Диапазон регулировки баланса 3дБ Разница между каналами 45дБ Отношение сигнал шум …

Составные транзисторы

В интегральных схемах и дискретной электронике большое распространение получили два вида составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и Шиклаи. В микромощных схемах, например, входные каскады операционных усилителей, составные транзисторы обеспечивают большое входное сопротивление и малые входные токи. В устройствах, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) для повышения КПД необходимо обеспечить высокий коэффициент усиления по току мощных транзисторов.

Схема Шиклаи реализует мощный p-n-p транзистор с большим коэффициентом усиления с помощью маломощного p-n-p транзистора с малым В и мощного n-p-n транзистора (рисунок 7.51). В интегральных схемах это включение реализует высокобетный p-n-p транзистор на основе горизонтальных p-n-p транзистора и вертикального n-p-n транзистора. Также эта схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах, когда используются выходные транзисторы одной полярности (n-p-n).

 

Рисунок 7. 51 — Составной p-n-p транзистор Рисунок 7.52 — Составной n-p-n по схеме Шиклаи транзистор по схеме Дарлингтона

 

Схема Шиклаи или комплементарный транзистор Дарлингтона ведет себя, как транзистор p-n-p типа (рисунок 7.51) с большим коэффициентом усиления по току,

.

Входное напряжение идентично одиночному транзистору. Напряжение насыщения выше, чем у одиночного транзистора на величину падения напряжения на эмиттерном переходе n-p-n транзистора. Для кремниевых транзисторов это напряжение составляет порядка одного вольта в отличие от долей вольта одиночного транзистора. Между базой и эмиттером n-p-n транзистора (VT2) рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением для подавления неуправляемого тока и повышения термоустойчивости.

Транзистор Дарлингтона реализуется на однополярных транзисторах (рисунок 7. 52). Коэффициент усиления по току определяется произведением коэффициентов составляющих транзисторов.

.

Входное напряжение транзистора по схеме Дарлингтона в два раза больше, чем у одиночного транзистора. Напряжение насыщения превышает выходного транзистора. Входное сопротивление операционного усилителя при

,

.

Схема Дарлингтона используется в дискретных монолитных импульсных транзисторах. На одном кристалле формируются два транзистора, два шунтирующих резистора и защитный диод (рисунок 7.53). Резисторы R1 и R2 подавляют коэффициент усиления в режиме малых токов, (рисунок 7.38), что обеспечивает малое значение неуправляемого тока и повышение рабочего напряжения закрытого транзистора,

.

 

 

Рисунок 7. 53 — Электрическая схема монолитного импульсного транзистора Дарлингтона

 

 

Резистор R2 (порядка 100 Ом) формируется в виде технологического шунта, подобно шунтам катодного перехода тиристоров. С этой целью при формировании — эмиттера с помощью фотолитографии в определенных локальных областях оставляют окисную маску в виде круга. Эти локальные маски не позволяют диффундировать донорной примеси, и под ними остаются p-столбики (рисунок 7.54). После металлизации по всей площади эмиттера эти столбики представляют собой распределенное сопротивление R2 и защитный диод D (рисунок 7.53). Защитный диод предохраняет от пробоя эмиттерные переходы при переполюсовке коллекторного напряжения. Входная мощность потребления транзистора по схеме Дарлингтона на полтора два порядка ниже, чем у одиночного транзистора. Максимальная частота переключений зависит от предельного напряжения и тока коллектора. Транзисторы на токи успешно работают в импульсных преобразователях до частот порядка 100 кГц. Отличительной особенностью монолитного транзистора Дарлингтона является квадратичная передаточная характеристика, так как В-амперная характеристика линейно возрастает с ростом тока коллектора до максимального значения,

.

Падение коэффициента усиления на БУИ более резкое, чем у одиночного транзистора. Поэтому применение этих транзисторов в схемах аналогового усиления весьма ограничено.

 

Рисунок 7.55 — Электрическая схема (а) и структура (б) аналогового ключа

К разновидностям биполярных транзисторов относятся также двунаправленный аналоговый ключ из двух инверсно включенных последовательных транзисторов (рисунок 7.55).

Транзисторы Т1 и Т2 имеют идентичные параметры и одинаковое паразитное сопротивление тела коллектора. Результирующее напряжение насыщения между эмиттерами транзистора,

,

где – ток сигнала;

– омические сопротивления эмиттеров;

– омические сопротивления тела коллектора.

У идентичных транзисторов разность составляет единицы мкВ, поэтому эти ключи используются в усилителях постоянного тока типа МДМ (модуляция-демодуляция), а также в амплитудных и балансных модуляторах.

 

 

Узнать еще:

Составной транзистор

                                     

1. Пара Дарлингтона

Составной транзистор или схема Дарлингтона часто — пара Дарлингтона была предложена в 1953 году инженером Bell Laboratories Сидни Дарлингтоном Sidney Darlington. Схема является каскадным соединением двух редко — трёх или более биполярных транзисторов, включённых таким образом, что нагрузкой в эмиттерной цепи предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора последующего каскада то есть эмиттер предыдущего транзистора соединяется с базой последующего, при этом коллекторы транзисторов соединены. В этой схеме ток эмиттера предыдущего транзистора является базовым током последующего транзистора.

Коэффициент усиления по току пары Дарлингтона очень высок и приблизительно равен произведению коэффициентов усиления по току транзисторов, составляющих такую пару. У мощных транзисторов включенных по схеме пары Дарлингтона, конструктивно выпускаемой в одном корпусе например, транзистор КТ825 гарантированный коэффициент усиления по току при нормальных условиях эксплуатации) не менее 750.

У пар Дарлингтона, собранных на маломощных транзисторах этот коэффициент может достигать значения 50000.

Высокий коэффициент усиления по току обеспечивает управление малым током, поданным на управляющий вход составного транзистора, выходными токами, превышающими входной на несколько порядков.

Достигнуть повышения коэффициента усиления по току можно также уменьшив толщину базы при изготовлении транзистора, такие транзисторы выпускаются промышленностью и называются «супербета транзистор», но процесс их изготовления представляет определённые технологические трудности и такие транзисторы имеют очень низкие коллекторные рабочие напряжения, не превышающие нескольких вольт. Примерами супербета транзисторов могут служить серии одиночных транзисторов КТ3102, КТ3107. Однако и такие транзисторы иногда объединяют в схеме Дарлингтона. Поэтому в относительно сильноточных и высоковольтных схемах, где требуется снизить управляющий ток, используются пары Дарлингтона или пары Шиклаи.

Иногда и схему Дарлингтона не совсем корректно называют «супербета транзистор».

Составные транзисторы Дарлингтона используются в сильноточных схемах, например, в схемах линейных стабилизаторов напряжения, выходных каскадах усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс и малые входные токи.

Составной транзистор имеет три электрических вывода, которые эквивалентны выводам базы, эмиттера и коллектора обычного одиночного транзистора. Иногда в схеме для ускорения закрывания выходного транзистора и снижения влияния начального тока входного транзистора используется резистивная нагрузка эмиттера входного транзистора, как показано на рисунке.

Пару Дарлингтона электрически в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого, при работе транзисторов в линейном режиме, приблизительно равен произведению коэффициентов усиления всех транзисторов, например, двух:

β D ≈ β 1 ⋅ β 2 {\displaystyle \beta _{D}\approx \beta _{1}\cdot \beta _{2}} где β D {\displaystyle \beta _{D}} — коэффициент усиления по току пары Дарлингтона; β 1, {\displaystyle \beta _{1},} β 2 {\displaystyle \beta _{2}} — коэффициенты усиления по току транзисторов пары.

Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β {\displaystyle \beta }, значительно больший, чем у его обоих транзисторов. Анализ проведен для схемы без эмиттерного резистора R 1 {\displaystyle R_{1}} см. рисунок.

Ток эмиттера I E {\displaystyle I_{E}} любого транзистора через базовый ток I B, {\displaystyle I_{B},} статический коэффициент передачи тока базы β {\displaystyle \beta } и из 1-го правила Кирхгофа выражается формулой:

I E = I B + I C = I B + I B ⋅ β = I B ⋅ 1 + β, {\displaystyle I_{E}=I_{B}+I_{C}=I_{B}+I_{B}\cdot \beta =I_{B}\cdot 1+\beta,} где I C {\displaystyle I_{C}} — ток коллектора.

Так как ток эмиттера второго транзистора I E 2 {\displaystyle I_{E2}}, опять же из 1-го правила Кирхгофа равен:

I E 2 = I B 1 + I C 1 + I C 2, {\displaystyle I_{E2}=I_{B1}+I_{C1}+I_{C2},} где I B 1 {\displaystyle I_{B1}} — базовый ток 1-го транзистора; I C 1, {\displaystyle I_{C1},} I C 2 {\displaystyle I_{C2}} — коллекторные токи транзисторов.

Имеем:

β D = β 1 + β 2 + β 1 ⋅ β 2, {\displaystyle \beta _{D}=\beta _{1}+\beta _{2}+\beta _{1}\cdot \beta _{2},} где β 1, {\displaystyle \beta _{1},} β 2, {\displaystyle \beta _{2},} — статические коэффициенты передачи тока базы на коллектор транзисторов 1 и 2.

Так как у транзисторов β > > 1, {\displaystyle \beta > > 1,} то β D ≈ β 1 ⋅ β 2. {\displaystyle \beta _{D}\approx \beta _{1}\cdot \beta _{2}.}

Коэффициенты β 1 {\displaystyle \beta _{1}} и β 2 {\displaystyle \beta _{2}} различаются даже в случае применения пары совершенно одинаковых по всем параметрам транзисторов, поскольку ток эмиттера I E 2 {\displaystyle I_{E2}} в 1 + β 2 {\displaystyle 1+\beta _{2}} раз больше тока эмиттера I E 1 {\displaystyle I_{E1}}, (это вытекает из очевидного равенства I B 2 = I E 1, {\displaystyle I_{B2}=I_{E1},} а статический коэффициент передачи тока транзистора заметно зависит от тока коллектора и может различаться во много раз при разных токах.

26.Составные транзисторы в эмиттерных повторителях, схема Дарлингтона, разносоставные транзисторы.

Г лавный параметр повторителя – коэффициент усиления тока определяется коэффициентом передачи тока транзистора: k_i=(1+β). Как отмечалось, коэффициент β биполярных транзисторов находится в интервале 50 – 150, что бывает недостаточно для получения нужного коэффициента усиления тока.

Существенного увеличения : k_i можно добиться путем каскадирования нескольких эмиттерных повторителей. На рис.8.6 показан трехкаскадный повторитель сигналов положительной полярности. Коэффициент усиления тока равен произведению : k_i каждого из каскадов: : k_i=(1+ β₁)(1+ β₂)(1+ β₃). Оказалось удобно рассматривать данную и подобные цепи не в виде многокаскадного устройства, а в виде однокаскадного повторителя с эквивалентным транзистором, у которого β=(1+ β₁)(1+ β₂)(1+ β₃)-1.

К омбинацию нескольких транзисторов назвали составным транзистором. Подобно обычному транзистору она имеет три электрода (база, эмиттер, коллектор) и показана на рис.8.7. Обычно составной транзистор составляется из двух транзисторов, но в некоторых случая это количество доходит до 3-4.

По аналогии с рис.8.7 легко изобразить схему составного p-n-p транзистора Дарлингтона. Составные транзисторы этого типа имеют очевидный недостаток, заключающийся в том, что последовательно включенные базо-эмиттерные переходы транзисторов имеют в несколько раз большую величину прямого напряжения на базо-эмиттерном переходе составного транзистора в сравнении с одиночным. Можно составлять транзисторы, получая те же эквивалентные коэффициенты β, но имеющий только один p-n – переход на участке от базы до эмиттера. Схемы таких составных транзисторов показаны на рис.8.8. Как видно из рисунка, между выводами базы и эмиттера такого составного транзистора находится только один p-n-переход, и прямое напряжение на нем составит 0. 7 В. Эквивалентный коэффициент передачи тока базы таких и других составных транзисторов приблизительно равен произведению коэффициентов передачи входящих в его состав транзисторов.

27.Усилители мощности, построение ум в виде каскадов усиления напряжения и тока. Схема ум на основе двухполярного эмиттерного повторителя на составных транзисторах.

Любой усилитель по своему определению увеличивает мощность усиливаемого сигнала и, следовательно, является усилителем мощности. Однако этот термин служит для обозначения таких усилителей, для которых мощность выходного сигнала является основным рабочим параметром.

При усилении синусоидальных сигналов и резистивной нагрузке усилителя мощность выходного сигнала равна

(8.3)

Из данной формулы видно, что для получения заданной мощности необходимо обеспечить определенные амплитуды напряжения и тока выходного сигнала усилителя. Обычно эта задача решается в разных каскадах усилителя. Первые каскады усиливают амплитуду сигнального напряжения до заданного уровня U_mвых, а последний каскад – эмиттерный повторитель усиливает амплитуду сигнального тока до нужной величины I_mвых. Данный порядок действий определяет структуру усилителя мощности, показанную на рис.8.9.

Рассмотрим фрагмент проектирования усилителя мощности на примере. Пусть требуется построить усилитель с мощностью выходного сигнала Р_вых=100 Вт. При R_н=4 Ом. Амплитуда напряжения выходного сигнала определится из очевидной формулы U_mвых=(Р_выхR_н)^1/2=28.3В. Амплитуда сигнального тока на выходе составит I_mвых= U_mвых/R_н=7.1А.

В качестве мощных транзисторов эмиттерного повторителя необходимо взять такие, у которых допустимое напряжение коллектор – эмиттер превышает U_mвых не менее чем в 3 раза, а допустимый ток коллектора больше I_mвых в 1. 5 – 2 раза. Этим условиям удовлетворяют транзистор КТ819 – n-p-n типа и КТ818 – p-n-p типа. Выходной эмиттерный повторитель будет питаться от двух источников одинаковой ЭДС Е_п1=Е_п2, которая должна превосходить U_mвых не менее чем на 20%, т.е. Е_п1=Е_п2=34 В.

Выбранные транзисторы имеют небольшие коэффициенты передачи тока β=50 и не могут обеспечить достаточный коэффициент усиления тока. Поэтому образуем на выходе составные транзисторы разнотипного вида по рис.8.8. Кроме того, используем повторитель с дополнительным усилительным каскадом (рис.8.5). В результате получим схему усилителя мощности, показанную на рис.8.10.

Определим номиналы элементов цепи усилителя .Коэффициент усиления тока составными транзисторами β≈β₁β₂=2000. С помощью (8.2) определим

Возьмем R₃=1.3К. Постоянная составляющая коллекторного тока VT1 (I_30VT1), проходя по R₃, должна создать падение напряжения, равное Е_п1. Это определяет необходимые величины I_30VT1=Е_п1/R₃= 26.15 mA и I_10VT3=I_30VT1/β_VT1=0.52 mA. Коэффициент передачи тока VT1 (β_VT1) взят равным 50. Реальный транзистор может имеет другое значение β и, следовательно, другое требуемое значение постоянной составляющее тока базы. Поэтому величина сопротивления R₂=Е_п2/I_10VT1=65.4k может потребовать корректировки под конкретный экземпляр VT1. Ближайший к полученному значению стандартный номинал сопротивления равен 68К, он и обозначен на схеме усилителя (рис.8.10).

Определим важные рабочие параметры усилителя: входную проводимость (g_вх) и коэффициент усиления амплитуды напряжения (k_u). Входная дифференциальная проводимость транзистора VT в рабочей точке равна g₁₁=I_30VT1/(U_T(1+β_VT1))=0.02Cим (r₁₁=50 Ом). Прямая проходная проводимость g₃₁=g₁₁β_VT1=1Сим. Можно положитьg₁₃=0, g₃₃=0, тогда g_вх=g₁₁, |k_u|=g₃₁/(1/R₃+1/2000R_н)=1118.

В схеме усилителя мощности на рис.8.10 входная цепь содержит дополнительный резистор R1, который должен ослабить нелинейность базо-эмиттерного перехода VT1 и улучшить линейность усилителя. Дело в том, что VT1 работает в режиме усиления большого сигнала. Переменная составляющая его коллекторного тока имеет амплитуду I_m3VT1=U_mвых(1/R3+1/2000Rн)=25 mA. Это означает, что коллекторный ток изменяется от I_30VT1-I_m3VT1=1 mA до I_30VT1+I_m3VT1=51 mA. При этом дифференциальная входная проводимость также изменяется от 8*10^-4Сим до 4*10^-2 Сим. Ясно, что синусоидальное напряжение входного сигнала при таких условиях будет создавать несиносоидальное изменение базового тока транзистора VT1. Для улучшения линейности входной цепи усилителя устанавливается добавочный резистор R1, сопротивление которого выбирается примерно равным входному сопротивлению транзистора при минимальном токе коллектора. В нашем случае это 1/8*10^-4Сим=1300 Ом. Установим резистор R₁=1k.

Установка резистора R₁ вместе с улучшением линейности усиления уменьшит коэффициент усиления амплитуды напряжения приблизительно в g_вхR₁=20 раз. В результате получим |ku|≈50; для получения амплитуды выходного сигнала 28 В, требуется амплитуда входного сигнала, равная 0.56 В.

28.Высокачастотные и широкополосные усилители. Модельное представление инерционных процессов в транзисторе, частотная зависимость прямой проходной проводимости, предельная частота усиления, классификация транзисторов по частотным свойствам.

С увеличением частоты усиливаемых сигналов или их спектральных составляющих становится заметной инерционность электрических процессов в транзисторах и подключенных к ним цепях. В первую очередь начинает проявляться конечное время пролета носителей заряда через область базы биполярного или канал полевого транзистора, а также эффекты конечного времени накопления и рассасывания зарядов областях транзисторов.

В радиоэлектроники предпочитают моделировать эффекты инерционности транзисторов введением фиктивных электрических элементов в модельную схему транзистора. На рис.18 показана такая схема, в которой к безинерционному транзистору добавлены три конденсатора, представляющие процессы накопления заряда на переходах между электродами. Электромкость С₁₂ называется входной, С₁₃ – проходной, С₃₂ –выходной.

С начального введения дифференциальных проводимостей транзистора g₁₁, g₁₃, g₃₁. g₃₃ они рассматривались как отношения комплексных амплитуд синусоидальных токов и напряжений. Если частота синусоидальных изменений мала, период их велик, то времена проявления электрической инерционности оказываются пренебрежимо малыми, в сравнении с периодом. Следовательно, начальные фазы синусоидальных токов и напряжений будут одинаковыми, а дифференциальные проводимости выразятся действительными числами. На высокой частоте -ω ситуация изменяется и к дифференциальным проводимостям необходимо добавить проводимости соответствующих электроемкостей. В результате получим

g₁₁→g₁₁+jω_C12=y11 g₁₃→g₁₃+jωC₁₃=y₁₃ g₃₃→g₃₃+jωC₃₂=y₃₃

Силовые (мощные) полупроводниковые приборы. Составные транзисторы. Побисторы. MGT-схема. Схема с коммутируемым эмиттером.

Тиристоры и силовые диоды пока остаются основными приборами в области преобразования сверхвысоких мощностей (до нескольких гигавольт-ампер), например, в высоковольтных линиях электропередачи постоянного тока. Новые приборы находят широкое применение в агрегатах бесперебойного питания, электропривода, вторичных источниках питания, си­ловых электронных аппаратах и др.

Рис. 1.12. Характерные предельные параметры силовых полупроводниковых приборов: 1—тиристоры; 2—запираемые тиристоры; 3—биполярные транзисторы; 4—транзисторы с изолированным затвором; 5 — МОП-транзисторы.

На рис. 1.12 приведены области характерных параметров основных типов новых силовых полупроводниковых приборов, выпускаемых в настоящее время. Среди новых приборов — мощные МОП-транзисторы, запираемые тиристоры, транзисторы с изолированным затвором [5]. Эти транзисторы применяются в большинстве типов преобразователей средней мощности, применяемых в качестве источников питания силовых электронных регуляторов для электропривода.

Составной транзистор, или как его ещё называют — транзистор Дарлингтона, — это два транзистора, соединённые таким образом, чтобы ток, усиленный первым транзистором, поступал на базу второго и усиливался им. Это, по сути, последовательное соединение транзисторов, при котором их коэффициенты усиления перемножаются. Таким образом, у составного транзистора получается очень высокий коэффициент усиления, например 10000. Транзисторы Дарлингтона (составные транзисторы) изготавливаются в обычном транзисторном корпусе, внутри которого содержатся два транзистора. Они имеют три вывода (B, C и E), которые эквивалентны одноимённым выводам обычного одинарного транзистора.

Схема составного транзистора

Можно собрать свой составной транзистор из двух отдельных транзисторов, соединив их как показано на схеме. Например:

· Для TR1 используется транзистор с коэффициентом усиления = 200

· Для TR2 используется транзистор с коэффициентом усиления = 50

Общий коэффициент усиления Дарлингтонской пары будет 200 x 50 = 10000 Максимальный ток коллектора будет равен максимальному току коллектора транзистора TR2 а максимальный ток базы — току базы транзистора TR1Таким образом, составные транзисторы применяются в тех схемах, где требуется большой коэффициент усиления. Например, в стабилизаторах блоков питания.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором(IGBT или побисторы). Достоинства и недостатки силовых биполярных транзисторов и МОП-транзисторов обусловили поиск решений в области создания новых силовых транзисторов. Работы в этом направлении, начавшиеся на основе гибридной технологии, в целях объединения двух приборов в одном кристалле в дискретном виде не принесли значительных успехов. Поэтому были начаты исследования по обеспечению стандартных функций этих приборов в одном кристалле. В результате был создан новый прибор — биполярный транзистор с изолированным затвором[1]. Этот новый тип транзистора сочетает высокое входное сопротивление МОП-транзисторов с высокой токовой нагрузкой и малым сопротивлением во включенном состоянии биполяр­ных транзисторов. Структура этого транзистора аналогична структуре силового МОП-транзистора за исключением того, что имеет дополнительный слой со стороны стока с соответствующим типом проводимости. Первые образцы этих приборов имели относительно низкое быстродействие. Однако использование специальных технологических операций по упра­влению временем жизни неосновных носителей позволило уменьшать время переключения до десятых долей микросекунды. В результате были созданы промышленные образцы транзисторов на напряжение до 800 В и токи до 50 А, способные эффективно работать на повышенных частотах. При этом новые приборы обладают такими положительными качествами, как малая мощность сигнала управления, способность выдерживать высокие обратные напряжения и хорошие температурные характеристики.

Интенсивное освоение промышленностью этих приборов и тенденция улучшения технических характеристик’ позволяют прогнозировать их лидирующее положение в области силовых транзисторов.

В транзисторе, включенном по схеме ОЭ, зависимость между током и напряжением во входной цепи транзистора Iб = f1(Uбэ) называют входной или базовой вольт-амперной характеристикой (ВАХ) транзистора. Зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при фиксированных значениях тока базы Iк = f2(Uкэ), Iб – const называют семейством выходных (коллекторных) характеристик транзистора.

Входная и выходная ВАХ биполярного транзистора средней мощности типа n-p-n приведены на рисунке:

Как видно из рисунка, входная характеристика практически не зависит от напряжения Uкэ. Выходные характеристики приблизительно равноудалены друг от друга и почти прямолинейны в широком диапазоне изменения напряжения Uкэ.

Зависимость Iб = f(Uбэ) представляет собой экспоненциальную зависимость, характерную для тока прямосмещённого p-n перехода. Поскольку ток базы – рекомбинационный, то его Iб величина в β раз меньше, чем инжектированный ток эмиттера Iэ. При росте коллекторного напряжения Uк входная характеристика смещается в область больших напряжений Uб. Это связано с тем, что вследствие модуляции ширины базы (эффект Эрли) уменьшается доля рекомбинационного тока в базе биполярного транзистора. Напряжение Uбэ не превышает 0,6…0,8 В. Превышение этого значения приведет к резкому увеличению тока, протекающего через открытый эмиттерный переход.

Зависимость Iк = f(Uкэ) показывает, что ток коллектора прямопропорционален току базы: Iк = B · Iб

7 Особенности режимов работы силовых транзисторов.

Силовые транзисторы обычно приходится использовать в тяжелых режимах, достаточно близких к предельным. В противном случае стоимость силовых устройств, их вес и габаритные размеры оказываются чрезмерно большими. Температура кремниевого кристалла, составляющего основу транзистора, может достигнуть 200°С и более. Основная доля мощности выделяется в области коллекторного перехода и его температура наибольшая. Максимально допустимая температура коллекторного перехода часто указывается в справочниках и используется в тепловых расчетах. Часто, говоря о температуре коллекторного перехода, прилагательное «коллекторный» опускают (и поэтому в справочниках фигурирует температура перехода).

В некоторых устройствах силовой электроники транзистор работает в активном режиме (например, в рассматриваемых ниже усилителях мощности). Однако в этом режиме и ток коллектора, и напряжение между коллектором и эмиттером велики, и поэтому велика мощность рю выделяющаяся в коллекторном переходе. Это во-первых, снижает коэффициент полезного действия устройства, и. во-вторых, создает проблемы с охлаждением транзистора.

Наиболее эффективным способом снижения мощности Рк является переход на ключевой режим работы транзистора (режим переключения). При этом транзистор подавляющую долю времени или закрыт (работает в режиме отсечки, причем ток коллектора практически равен нулю), или полностью открыт (работает в режиме насыщения или в близком к нему режиме, причем напряжение между коллектором и эмиттером близко к нулю), В обоих случаях мощность, выделяющаяся в коллекторном переходе, мала. Только в короткие отрезки времени, соответствующие переключению, указанные ток и напряжение одновременно велики и мощность значительна. Но среднее значение мощности остается малым и оно тем меньше, чем более быстродействующим является транзистор и чем меньше частота его переключения.

Мощность в режиме отсечки обычно значительно меньше мощности в режиме насыщения. Поэтому при расчетах мощность в режиме отсечки часто не учитывают.

Конечно, разработчик силовых устройств, ориентируясь на ключевой режим работы, сталкивается со многими специфическими проблемами. Однако указанное преимущество режима настолько велико, что только он используется в достаточно мощных устройствах.

Силовые транзисторы, как правило, предназначаются для работы именно в ключевом режиме.

Использование композитных транзисторов с комплементарной симметрией в точном линейном усилении мощности

% PDF-1.7 % 1 0 obj > эндобдж 2 0 obj > поток 2018-08-15T00: 24: 14-07: 002018-08-15T00: 24: 14-07: 002018-08-15T00: 24: 14-07: 00Appligent AppendPDF Pro 5.5uuid: b2927187-a95d-11b2-0a00- 782dad000000uuid: b2929adf-a95d-11b2-0a00-b0c24449ff7fapplication / pdf

Использование композитных транзисторов с комплементарной симметрией для точного линейного усиления мощности

Prince 9.0 rev 5 (www.princexml.com) AppendPDF Pro 5.5 Ядро Linux 2.6 64-битная 2 октября 2014 Библиотека 10.1.0 конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 44 0 объект > эндобдж 45 0 объект > эндобдж 46 0 объект > эндобдж 47 0 объект > эндобдж 48 0 объект > эндобдж 57 0 объект [59 0 R 60 0 R] эндобдж 58 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> эндобдж 72 0 объект > / Filter / JBIG2Decode / Height 3411 / Interpolate true / Length 7931 / Name / im71 / Subtype / Image / Type / XObject / Width 2447 >> stream

Нанослой композита ZnO с квантованием края подвижности для многозначных логических транзисторов

Нанослой композита

ZnO и резонансная гибридизация

Тонкие пленки органо-неорганической гибридной сверхрешетки со структурами квантовых ям были изготовлены с использованием осаждения молекулярных слоев (MLD) и осаждения атомных слоев ( ALD) для получения молекулярных слоев 4-меркаптофенола (4MP) с линкерами Al (Al4MP) и нанослоями ZnO соответственно, как показано на дополнительном рис. 1. Органический нанослой Al4MP толщиной 10 нм в качестве барьерной стенки был сформирован на кремниевой подложке 20 циклами MLD. Неорганический нанослой ZnO в качестве активной лунки был нанесен на органический слой с помощью 19 циклов ALD с использованием диэтилцинка (DEZ) и воды в качестве прекурсоров. Толщина нанослоя ZnO составляла 2,8 нм. Полученные в результате тонкие пленки гибридной сверхрешетки с квантовыми ямами ZnO легко выращивались на подложках при низких температурах (ниже 150 ° C) с помощью повторяющихся процессов MLD и ALD в той же реакционной камере.Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) была использована для характеристики тонкой пленки гибридной сверхрешетки с тройными квантовыми ямами ZnO. Поперечный ПЭМ позволил прямое наблюдение квантовых ям и подтвердил ожидания отдельных нанослоев Al4MP и ZnO в гибридной тонкой пленке (рис. 1а). Измеренная толщина структуры с квантовыми ямами составила примерно 10 и 2,8 нм для Al4MP и ZnO соответственно. Изображения ПЭМ также показали точный контроль толщины каждого слоя и чрезвычайно низкую шероховатость поверхности, сравнимую с шероховатостью кремниевой подложки, а также четкие границы раздела между нанослоями. Эти результаты подтвердили успешное создание тонких пленок гибридных сверхрешеток с квантовыми ямами ZnO.

Рис. 1

Композитный нанослой оксида цинка (ZnO) с квантованием края подвижности посредством резонансной гибридизации. a Схематическое изображение тонкой пленки органо-неорганической гибридной сверхрешетки. Поперечное сечение просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) гибридной сверхрешетки и нанослоя ZnO в сверхрешетке. Желтые кружки с пунктирными линиями вдоль нанослоя ZnO представляют квантовые точки (КТ) ZnO. b Схематическое изображение резонансной гибридизации квантованных уровней энергии квантовых точек ZnO с локализованными уровнями аморфного ZnO ​​для композитного нанослоя ZnO. c Схематическая диаграмма полной плотности состояний композитного нанослоя ZnO в гибридной сверхрешетке. d Фотография массивов интегрированных многозначных логических транзисторов на 4-дюймовых кремниевых пластинах с SiO толщиной 300 нм ₂ . Схематическая структура в правом красном квадрате представляет собой единичный транзистор, содержащий тонкие пленки гибридной сверхрешетки e Линейно-масштабные передаточные характеристики бинарного транзистора с одним нанослоем ZnO в структурах с квантовыми ямами.Схема структуры активного слоя транзистора представлена ​​на вставке изображения. f Линейно-масштабные передаточные характеристики четвертичного транзистора с тройными нанослоями ZnO. Схема структуры активного слоя в транзисторе представлена ​​на вставке изображения

. ПЭМ-изображение с высоким разрешением поперечного сечения одиночной квантовой ямы на рис. 1а показывает нанослой ZnO со средней толщиной ~ 2,8 нм. . Кружки с желтыми пунктирными линиями на рис.1а обозначают нанокристаллы ZnO (квантовые точки, квантовые точки), окруженные аморфными доменами ZnO (a-ZnO), что указывает на то, что нанослой ZnO представляет собой составную систему квантовых точек и аморфных доменов. Кроме того, домены a-ZnO образуют тонкий пористый слой, в котором размещены внедренные КТ, что приводит к гетерогенным электронным системам аморфного пористого слоя и КТ. Электронная структура композитного нанослоя ZnO определяется структурой квантовых точек a-ZnO, ZnO и их межфазным взаимодействием. В отличие от кристаллических 2D или 3D полупроводников с четко выраженными краями зоны проводимости и валентной зоны (см. Дополнительный рис.2а) аморфные полупроводники имели широкое распределение локализованных состояний, и перколяция (или связность) локализованных состояний определяла подвижность носителей заряда, отмеченную краями подвижности (см. Дополнительный рис. 2б). Из-за наличия пористых доменов a-ZnO композитный нанослой имел множество локализованных состояний, диспергированных в хвосте зоны проводимости (ниже края подвижности a-ZnO). Кроме того, квантовые точки ZnO в композитном нанослое имели квантованные дискретные состояния, локализованные внутри квантовых точек (см. Дополнительный рис.3d). Для композитного нанослоя ZnO резонансное согласование энергии между локализованными состояниями аморфных доменов и квантованными дискретными состояниями квантовых точек вызвало селективную гибридизацию энергетических состояний на их границах раздела (как показано на рис. 1b), что привело к появлению делокализованных транспортных каналов в квантовых точках. уровни энергии. Эта уникальная гибридизация произвела неожиданное квантованное проводящее состояние чуть ниже края подвижности a-ZnO (рис. 1c), которое сформировало квантованный край подвижности за счет явления квантового ограничения квантовых точек.Обратите внимание, что квантованное проводящее состояние на границе подвижности имело низкую плотность состояний (DOS) (одно состояние на квантовую точку, составляющую 2–3 нм), что эффективно ограничивало бы доступное количество носителей через квантованное мобильное состояние.

Полевые транзисторы (FET) с многоуровневой проводимостью были изготовлены с использованием тонких пленок гибридной сверхрешетки Al4MP-ZnO в качестве активных слоев. Тонкие пленки гибридной сверхрешетки были нанесены на кремниевые подложки с превосходным качеством пленки и однородностью с использованием MLD-ALD.Структурная и электрическая однородность тонкой пленки гибридной сверхрешетки позволила изготавливать массивы многозначных логических транзисторов в масштабе пластины, как показано на рис. 1d. Подробная информация о процессе изготовления представлена ​​в разделе «Методы». Кроме того, 284 тройных полевых транзистора в пластине демонстрируют по существу равномерное распределение передаточных характеристик, как показано на дополнительном рисунке 4. Успех процесса изготовления предполагает, что применение этих полевых транзисторов большой площади в электронике и вычислениях следующего поколения может быть осуществимым.На рисунке 1d представлена ​​схема устройства многозначного полевого транзистора с конфигурацией нижнего затвора и верхнего контакта. Состав тонкой пленки гибридной сверхрешетки варьировался путем управления количеством нанослоев композита ZnO. Чтобы продемонстрировать электрические характеристики в соответствии с изменением состава сверхрешетки, мы изготовили два набора многозначных полевых транзисторов с использованием одинарного и двойного нанослоев ZnO. На рисунке 1д показаны передаточные характеристики транзистора на основе одиночного нанослоя ZnO со структурой квантовых ям, измеренные при В _D = 1 В. Первоначально, когда В _G увеличивалось, ток I _D быстро увеличивался (до 3,9 нА при В _G 1 В), но ток насыщался при определенном напряжении затвора из-за накопления электронов на нанослое ZnO ограничивалось ограничением плотности состояний в квантованном расширенном состоянии. Ток стока оставался постоянным независимо от развертки напряжения затвора, что приводило к четко определенному состоянию и формированию промежуточного состояния.Для полевого транзистора, содержащего двойные нанослои ZnO в структурах с квантовыми ямами, были четко сформированы два состояния насыщения тока, как показано на дополнительном рисунке 5. Кроме того, транзистор с тремя нанослоями ZnO имел четверные уровни: включенное и выключенное состояния и два промежуточных состояния. состояний между включенным и выключенным состояниями, как показано на рис. 1f. Эти результаты показывают, что количество промежуточных состояний зависит от количества нанослоев композита ZnO в структурах с квантовыми ямами. Что еще более важно, впервые в истории создания многозначных логических устройств, двоичные, тройные и четверные устройства были одновременно созданы на основе одной и той же системы материалов — композитного нанослоя ZnO.Важно отметить, что многоступенчатая природа полевого транзистора, основанного на многозначных транзисторах, может контролироваться количеством нанослоев, и могут быть достигнуты многозначные логические схемы с более высоким основанием.

Квантование края подвижности и насыщение по току, ограниченное плотностью состояний

Квантовое ограничение и квантование края подвижности теперь подробно объясняются с использованием экспериментальных данных и теоретических расчетов для композитных нанослоев ZnO. В общем, аморфные полупроводники имеют много локализованных состояний, которые препятствуют переносу электронов, известное как локализация Андерсона ²⁵ , и эта локализация создает локализованные состояния с низкой плотностью и делокализованные (т.е.e., расширенные) электронные состояния с высокой плотностью, приводящие к локализованным состояниям хвоста зоны, показанным на дополнительном рис. 2b. Границы подвижности определяют границу между проводящим и локализованным состояниями. В кристаллических полупроводниках краевые состояния зон расширены и совпадают с краями подвижности, но в аморфных полупроводниках края подвижности являются границей между локализованными и расширенными состояниями и определяют практическую ширину запрещенной зоны, в которой подавляется перенос электронов ^26,27,28 (дополнительный рис.2а, б). Теория перколяции может описать переход локализация-делокализация как функцию плотности электронных состояний в аморфных полупроводниках ²⁹ . При низкой электронной плотности локализованных состояний прыжки электронов между узлами экспоненциально локализованы по среднему расстоянию, но при более высокой плотности состояний электронные состояния перекрываются в достаточной степени, чтобы образовать делокализованные состояния. Количественно степень локализации электронного состояния может быть рассчитана по делокальности ( D ) волновой функции, как определено в уравнении S1 на дополнительном рис.6. Делокальность электронного состояния связана с долей доступного пространственного объема состояния в классическом смысле (т. Е. Относительной объемной долей, когда энергия больше потенциала по сравнению с общим объемом) и может использоваться для определения локализованного или расширенные состояния. В связи с теорией перколяции делокальность увеличивается с увеличением энергии состояния выше края зоны проводимости кристаллического ZnO. Пороговое значение делокальности ( D _c ) является количественным критерием для определения местоположения пороговой энергии перколяции E _c (или E _v ), которая представляет собой край подвижности ²⁹ .Ниже пороговой делокальности ( D < D _c ) волновая функция изолирована, будучи встроенной в недоступный объем извне. В качестве альтернативы, выше порога ( D > D _c ) волновая функция может распространяться по системе, то есть становиться делокализованной, обеспечивая перенос заряда. Подробный процесс определения критерия D ( D _c ) описан на дополнительном рис.6 и сопроводительный текст.

Мы рассматриваем делокальность композитного нанослоя, состоящего из полупроводниковых квантовых нанокристаллов и его аморфных доменов, т.е. нанокристаллов, внедренных в его аморфные 2D пористые домены. Нанослои ZnO, полученные при низких температурах (ниже 150 ° C) методом ALD, состояли из квантовых точек и аморфных доменов, то есть нанокристаллов ZnO, внедренных в аморфный ZnO. На ПЭМ-изображении композитного нанослоя на рис. 2а, вид сверху, показаны кристаллические квантовые точки ZnO (красные кружки), окруженные аморфными доменами.Изображения быстрого преобразования Фурье (БПФ) для каждой части показаны на дополнительном рисунке 7 ^30,31 . Средний размер зерна квантовых точек ZnO составлял приблизительно 3 (± 1) нм, а среднее расстояние между квантовыми точками составляло приблизительно 2,5 нм. Мы выполнили расчеты теории функционала плотности для изучения квантования края подвижности с использованием атомной модельной структуры композитного нанослоя ZnO (384-атомная ячейка, состоящая из квантовых точек ZnO и аморфных доменов ZnO; подробности расчетов см. В разделе «Методы»), как показано на рис. .2b. Серия волновых функций (| Ψ | ² ) изоповерхностей для каждого локализованного, квантованного протяженного и расширенного состояний была рассчитана на основе рассчитанных электронных структур, как показано на дополнительном рис. наличие локализованных состояний в хвосте зоны проводимости в нанослое ZnO (рис. 2в) за счет аморфных доменов ZnO. Однако внутри хвоста были квантованные дискретные делокализованные состояния из-за связи с дискретными уровнями энергии ( E _QD ) КТ ZnO, как показано на рис.2c. Волновая функция квантованного состояния была делокализована по КТ и аморфным доменам посредством резонансной гибридизации, как показано на изоповерхности волновой функции на рис. 2d. Эта гибридизация эффективно усилила делокальность локализованных состояний на E = E _QD , чтобы превысить критическую делокальность ( D > D _c ), и возникли проводящие состояния, как показано на рис. 2в. Однако чуть выше квантованного дискретного уровня энергии КТ ZnO, т.е.е. когда E > E _QD , делокальность уменьшилась ниже порога ( D < D _c ) из-за отсутствия разрешенных состояний внутри QD, и проводящие состояния исчезли в пределах пористый 2D нанослой a-ZnO. Квантованное расширенное состояние определяет край подвижности, который отличается от непрерывных расширенных состояний однородной аморфной системы, и мы придумали термин «квантование края подвижности» для обнаруженного явления.

Рис. 2

Квантованные протяженные состояния композитного нанослоя оксида цинка (ZnO) в структуре квантовой ямы. a Изображение нанослоя ZnO, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM), вид сверху. Пунктирные красные кружки соответствуют нанокристаллам ZnO, внедренным в аморфные домены ZnO. b Атомная структура нанослоя ZnO, представленная в виде периодического изображения 2 × 2 384-атомной ячейки. Серые и красные шары обозначают атомы Zn и O соответственно. Синие шестиугольники показывают границы между нанокристаллами во внутренней области и аморфными доменами во внешней области. c Полная плотность состояний композитного нанослоя ZnO. Серые пунктирные линии с E _v и E _c представляют края подвижности валентной зоны и зоны проводимости, соответственно. Квантованные расширенные состояния чуть выше E _c обозначены синей стрелкой. d Изоповерхность волновой функции (| Ψ | ² ) в квантованном расширенном состоянии перекрывала атомную структуру нанослоя ZnO. e Схема структуры бинарных полевых транзисторов с композитом ZnO и поликристаллическими нанослоями в структуре с квантовыми ямами. f Изображение поперечного сечения поликристаллического нанослоя ZnO без аморфных доменов, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). г Линейно-масштабные передаточные характеристики двух бинарных транзисторов с нанослоем композита ZnO (красный) или высококристаллическим нанослоем ZnO (черный). ч Схематическая диаграмма энергетических зон композитного нанослоя ZnO полевого транзистора при В _G > 1 В

Чтобы подтвердить квантование композитного нанослоя ZnO в структуре квантовой ямы, мы зажали 2.Слой ZnO толщиной 8 нм между двумя органическими барьерными слоями Al4MP. Квантование уровней энергии в традиционных полупроводниковых тонких пленках было продемонстрировано путем измерения поведения отрицательного дифференциального сопротивления (NDR) в структурах электронных устройств с квантовыми ямами ^32,33 . Двухбарьерные резонансно-туннельные диоды (RTD) обычно представляют собой полупроводниковую структуру с квантовыми ямами, заключенную между двумя потенциальными барьерами. В нашей системе структура квантовой ямы включала барьерный слой Al4MP (10 нм) / нанослой ZnO (2.8 нм) / барьерный слой Al4MP (10 нм). Поведение NDR было подтверждено разверткой от -2,5 до 2,5 В, как показано на дополнительном рис. 9a, что указывает на то, что устройство с квантовыми ямами содержало квантованные состояния нанослоя ZnO в качестве ямы между барьерами Al4MP. Симметричная кривая NDR с обеими областями напряжения показывает, что источником тока NDR были квантованные состояния нанослоя ZnO, а не накопление заряда. Следовательно, характеристики NDR устройства с квантовыми ямами были обусловлены квантованными состояниями нанослоя ZnO.Дальнейшие доказательства квантования энергии в нанослоях ZnO ранее были получены измерениями оптического поглощения ^32,34 . В нашей системе тонких пленок гибридной сверхрешетки Al4MP-ZnO мы наблюдали оптический синий сдвиг в спектрах поглощения при уменьшении толщины нанослоя ZnO (дополнительный рис. 9b). Несмотря на то, что эти результаты показывают, что композитный нанослой ZnO имел квантованные энергетические состояния в вертикальном направлении, они не доказали квантование края подвижности с квантованными состояниями в направлении плоскости в дополнение к вертикальному направлению.Край подвижности аморфного полупроводника еще не доказан напрямую экспериментальным анализом даже после 50 лет интенсивных исследований ³⁵ . Текущее насыщение в полевом транзисторе потенциально может быть использовано для демонстрации квантования края подвижности композитного нанослоя с квантовыми точками ZnO и доменами a-ZnO. Полевые транзисторы были изготовлены с использованием двух типов нанослоев ZnO в структуре квантовых ям в качестве активных каналов (рис. 2д): композитный нанослой с квантовыми точками / аморфными доменами и поликристаллический нанослой без аморфных доменов (рис.2е). В характеристиках передачи в линейном масштабе ток стока композитного нанослоя полевого транзистора насыщался и оставался постоянным независимо от развертки напряжения затвора, в то время как электрическое поведение поликристаллического (аморфного) полевого транзистора с нанослоем было похоже на поведение типичного тонкопленочного полевого транзистора из ZnO с нет насыщения по току, как показано на Рис. 2g (Дополнительный Рис. 10). Текущее насыщение композитного нанослоя ZnO полевого транзистора можно объяснить только конечной плотностью состояний для квантованных проводящих состояний на границе подвижности, как показано на рис.2ч. Этот результат указывает на то, что низкая DOS от квантования края мобильности была существенной для текущего насыщения, потому что она эффективно ограничивала доступное количество несущих через квантованное мобильное состояние. Затем мы применили это уникальное явление для создания многозначных логических транзисторов, которые исследуются уже более полувека.

Многозначные логические транзисторы и устройства

На рисунке 3а показана структура многозначного логического транзистора с каналом, состоящим из двух нанослоев ZnO.Первый нанослой композита ZnO был покрыт органическими слоями Al4MP для формирования структуры с квантовыми ямами, а второй слой представляет собой тонкий нанослой ZnO без верхнего слоя Al4MP. Обратите внимание, что органические слои Al4MP использовались в качестве барьеров для предотвращения n-легирования поверхности ZnO, как это часто наблюдается в неорганических гетеропереходах, то есть AZO ³⁶ и ITO ³⁷ . Кроме того, органический слой Al4MP будет препятствовать проникновению прекурсора ALD в слой ZnO во время осаждения, что объясняет резкую границу раздела между ZnO и слоем Al4MP ³⁸ (рис.1а). Нанослой ZnO, окруженный органическим слоем Al4MP, имел гладкую морфологию с резкими границами раздела. Схематическая диаграмма энергетических зон устройства, находящегося в равновесии при нулевом смещении затвора, показана на рис. 3b; это представляет собой вертикальный путь от электрода истока до электрода затвора. Изолированный красный пик на краю подвижности указывает на квантованное расширенное энергетическое состояние в первом нанослое ZnO, как показано на рис. 3b. Энергия зоны проводимости как -1,0 эВ и энергия валентной зоны как -7,2 эВ нанослоя Al4MP были измерены с помощью ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии (UPS) и глубокой ультрафиолетовой (DUV) спектроскопии (дополнительный рис.11). На рисунке 3c показаны измеренные характеристики передачи ( I _D — V _G ) многозначного логического транзистора; транзистор с троичной логикой в ​​этом случае из-за трех разделенных состояний. Ток стока, насыщенный при 3,9 нА, формирует отчетливое промежуточное состояние в области В _G = 1–2 В, а затем снова увеличивается, давая ступенчатое значение I _D — В _G характеристики.Во время этой операции не наблюдается значительного гистерезиса (дополнительный рис. 12). Текущий уровень промежуточного состояния можно модулировать, регулируя толщину первого слоя ZnO, как показано на дополнительном рис. 13. Это очень своеобразное поведение, которое не ожидается от двух параллельно соединенных слоев ZnO, потому что ток от обоих слоев должен увеличиваются одновременно.

Рис. 3

Тройной транзистор с композитными нанослоями из двойного оксида цинка (ZnO). а Схема структуры тройного транзистора. b Диаграмма энергетических зон тройного транзистора в заземленном состоянии ( В, , _G, = 0). c Передаточная характеристика тройного транзистора при В _D = 1 В. d Измеренные и смоделированные передаточные характеристики тройного транзистора при В _D = 1 В. e Выход ( I _D — V _D ) характеристики тройного транзистора при различных значениях V _G . f — h Идеальное представление диаграмм энергетических зон от истока до затвора в тройном транзисторе. Диаграммы полос совпадают с областью I ( f ), областью II ( g ) и областью III ( h ), как показано на рис. 3c, соответственно. i Характеристики передачи напряжения тройного инвертора, изготовленного с использованием тройного транзистора. На вставке показана принципиальная электрическая схема тройного инвертора. j Характеристики передачи напряжения «бабочка» для запаса статического шума. k Переходные характеристики затворов NMIN и NMAX на основе тройных транзисторов

Чтобы понять механизм проводимости тока и предсказать производительность устройства, мы выполнили теоретическое моделирование с учетом уникальной электронной структуры первого композитного нанослоя ZnO с квантовыми точками и аморфными доменами, которые дали квантованные проводящие энергетические состояния на границе подвижности. Моделирование технологического автоматизированного проектирования (TCAD) было построено и откалибровано путем включения модели Шредингера-Пуассона, а также модели диффузионного дрейфа в Silvaco ATLAS-2D.Параметры моделирования перечислены в дополнительной таблице 1. Как показано на рис. 3d, экспериментальная передаточная кривая в линейном масштабе показала хорошее согласие с теоретической моделью, что указывает на то, что наша физическая модель действительна и может использоваться для прогнозирования производительности устройства ³⁹ . На рисунке 3e показаны выходные характеристики ( I _D — V _D ) транзистора с тройной логикой. Помимо наличия промежуточного состояния при низком уровне тока, тройной логический транзистор демонстрировал типичные выходные характеристики полевых транзисторов: проводимость канала явно увеличивалась, когда В _D увеличивалась при положительном напряжении В _G и затем стал насыщенным, как в типичном ZnO FET.Обратите внимание, что I _D в выходных характеристиках очень мало изменились, когда V _G находились в промежуточном диапазоне (дополнительный рис. 14).

Работу транзистора с тройной логикой можно более интуитивно объяснить с помощью диаграмм энергетических диапазонов на рис. 3f – h. Когда V _G увеличилось выше 0 В (область I на рис. 3c), электроны из источника инжектировались во внедренный первый слой ZnO, и устройство включалось, как показано на рис.3f. Когда положительный сигнал В _G увеличивается более чем на 1 В, ток насыщается около 3,9 нА с очень небольшими колебаниями, поскольку DOS для квантованных проводящих состояний в первом слое ZnO ограничивается фиксированной величиной (рис. 3g). Таким образом, насыщенный ток стока без флуктуаций привел к устойчивому промежуточному состоянию между включенным и выключенным состояниями обычных транзисторов (область II на рис. 3c). Режим насыщения тока был обусловлен уникальной электронной структурой композитного нанослоя ZnO, который имел только конечную плотность состояний для квантованных проводящих состояний на границе подвижности на рис.2c. Поскольку максимальное накопление заряда в слое ZnO 1 ^st было ограничено, электрическое поле, индуцированное затвором, не могло быть полностью экранировано в областях с более высоким смещением (также см. Схематические изображения на дополнительном рисунке 15). Электрическое поле от смещения затвора выше 2 В проникает в первый слой и притягивает заряды во втором слое ZnO на рис. 3h, что приводит к второму увеличению тока стока. С этого момента электрическое поведение второго слоя ZnO было аналогично поведению типичного тонкопленочного полевого транзистора ZnO, как показано в области III на рис.3c. Наше устройство также показало отличную стабильность благодаря своей прочной сверхрешеточной структуре (дополнительный рис. 16), даже несмотря на то, что в устройстве использовались органические слои Al4MP. Ток в промежуточном состоянии оставался почти постоянным даже через 180 дней. Тонкие пленки гибридной сверхрешетки также были стабильны на воздухе до 500 ° C из-за наличия ковалентно связанных гибридных слоев (дополнительный рис. 17).

Вдохновленные превосходной стабильностью наших многозначных логических транзисторов, мы создали инвертор с резистивной нагрузкой.На рисунке 3i показана измеренная кривая передачи напряжения (VTC) инвертора с резистивной нагрузкой со схемой, изображенной на вставке. Состояния троичной логики: низкий 0, промежуточный 1 и высокий 2 были реализованы передаваемыми выходными напряжениями ( В, , _из ) 0,12 В, 2,6 В и 4,75 В, соответственно, во входном напряжении ( В, _в ) в диапазоне 5 В. Симметричный В _в — В _{из диапазона} VTC показал, что усиление напряжения ( A _V = | d V _out / d V _в |, т.е.е., абсолютное значение крутизны VTC) тройного логического транзистора было намного больше, чем единичное усиление, что привело к большему запасу помехоустойчивости при стабильном высоком, низком и промежуточном логических состояниях. Типичная стабильность логического элемента может быть оценена по запасу статического шума (SNM) в В, , _{, в} — В, , _{, из} , конфигурация перекрестного инвертора, ⁴⁰ В отличие от двоичной логики тройные VTC-бабочки обеспечивают четыре запаса по шуму, представленные длиной диагонали каждого максимального квадрата (рис.3j). SNM определяется наименьшим (наихудшим) запасом помехоустойчивости 0,6 В, что составляет 34% от идеального SNM (равно √2 × В _DD /4; например, 1,77 В для В _DD = 5 В) и может быть улучшен путем дальнейшей оптимизации устройства. Транзистор с тройной логикой, продемонстрированный в этой работе, имел достаточное усиление по напряжению и SNM для стабильной работы тройного инвертора. Чтобы продемонстрировать возможность работы со сложной схемой, мы разработали логические вентили NMIN и NMAX с резистивной нагрузкой, используя модель устройства, совместимую со схемой, и параметры устройства тройного транзистора (дополнительный рис.18). Переходные характеристики логических вентилей NMIN и NMAX были смоделированы с помощью В, _DD = 5 В и времени переходного процесса 0,1 нс. Уровни напряжения 5 В, 2,5 В и 0 В на рис. 3k эквивалентны логическим значениям «2», «1» и «0» соответственно. Как показано на рис. 3k, таблица истинности для логических вентилей NMIN и NMAX, которая эквивалентна операциям И и ИЛИ в двоичной логике, соответственно, была успешно проверена только с несколькими сбоями, возникающими из-за ошибок синхронизации. Эти ошибки легко устранить при правильной оптимизации устройства.Преимущество троичных логических схем заключается в резком уменьшении количества устройств, необходимых для выполнения тех же функций с использованием двоичных логических схем. В случае NMIN и NMAX количество транзисторов с тройной логикой составляло лишь около 60% от количества двоичных транзисторов, необходимых для выполнения аналогичных функций. Эти результаты показывают, что многозначный логический транзистор, разработанный в этой работе, является многообещающим кандидатом для многозначных логических схем.

Схема «Классификация» транзистора | Основы электроники

Классифицируется по форме.

Размер и форма транзистора определяются потребляемой мощностью и способом монтажа. Транзисторы можно разделить на выводы с выводами и на поверхность.

Типовые формы транзисторов

(на рисунках показаны виды в разрезе)

Миниатюрный транзистор поверхностного монтажа Транзистор вставного типа

Классификация по конструкции

Транзисторы

обычно делятся на два основных типа в зависимости от их конструкции.Эти два типа представляют собой транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET).

Транзисторы биполярные

Слово «биполярный» состоит из двух корневых слов. Би (что означает «два») и полярный (что означает «противоположности»). Биполярный транзистор — это транзистор, в котором ток через транзистор передается через отверстия (положительная полярность) и электроны (отрицательная полярность). Транзисторы с биполярным переходом были первым типом транзисторов, которые начали массово производиться в 1947 году в виде транзисторов с точечным контактом (Bell Labs).Они представляют собой комбинацию двух переходных диодов и сформированы либо из тонкого слоя полупроводника p-типа, зажатого между двумя полупроводниками n-типа (транзистор n – p – n), либо из тонкого слоя полупроводника n-типа, зажатого между два полупроводника p-типа (транзистор ap – n – p).

полевых транзисторов

Полевые транзисторы (полевые транзисторы) обычно можно разделить на три различных типа; полевые транзисторы переходного типа, полевые транзисторы типа MOS (металл-оксид-полупроводник) и полевые транзисторы типа MES (металл-полупроводник). Полевые транзисторы переходного типа в основном используются в аналоговых схемах, например, в звуковом оборудовании, а полевые транзисторы типа МОП используются в основном в цифровых ИС, таких как те, которые используются в микрокомпьютерах.Полевые транзисторы типа MES используются для усиления микроволн, например, в приемопередатчиках спутникового вещания.

Классификация по допустимой мощности

Существует две широких классификации транзисторов в зависимости от их допустимой мощности: малосигнальные транзисторы и силовые транзисторы. Эти классификации основаны, прежде всего, на максимальном номинальном значении рассеиваемой мощности коллектора Pc.

Малосигнальные транзисторы

Это транзисторы, у которых максимальный ток коллектора (IC (max)) составляет около 500 мА или меньше, а максимальная рассеиваемая мощность коллектора (Pc (max)) меньше 1 Вт.Эти транзисторы называются малосигнальными транзисторами, чтобы отличать их от силовых транзисторов, и имеют то свойство, что они, как правило, представляют собой отлитые из эпоксидной смолы.

Силовые транзисторы

Если Pc транзистора составляет 1 Вт или более, его обычно классифицируют как силовой транзистор. По сравнению с малосигнальными транзисторами, силовые транзисторы имеют больший максимальный ток коллектора, максимальную рассеиваемую мощность коллектора, а также имеют больший размер для удовлетворения тепловыделения. Обычно они экранированы металлом или имеют конструкцию с теплоизлучающими ребрами.

В Японии транзистор называют «камнем». Слово «транзистор» — это комбинация передачи и резистора. Поскольку транзистор сделан из кремния, который является основным элементом всех горных пород и камней на Земле, многие японские дизайнеры называют транзистор камнем.

Классификация по типу интеграции

Помимо транзисторов дискретного типа, ROHM также производит композитные транзисторы. Они объединяют несколько транзисторов вместе, чтобы удовлетворить различные потребности пользователей.К ним относятся цифровые транзисторы со встроенными резисторами, массивы транзисторов, состоящие из нескольких транзисторов в одном корпусе, и транзисторные блоки со встроенными простыми схемами.

Дискретные транзисторы

Это транзисторы в индивидуальной упаковке. Они становятся менее распространенными, поскольку подавляющее большинство транзисторов в настоящее время производится в интегральных схемах вместе с диодами, резисторами, конденсаторами и другими электронными компонентами для создания законченных электронных схем.

Транзисторы композитные

Составной транзистор (иногда известный как транзистор Дарлингтона) представляет собой комбинацию двух или более транзисторов (обычно транзисторов с биполярным переходом) с целью увеличения коэффициента усиления по току.

* Цифровые транзисторы

Цифровой транзистор — это биполярный транзистор со встроенными резисторами. Это стандартные транзисторы, которые используются в схемотехнике.

Транзистор

Бинарные полимерные композитные диэлектрики для гибких низковольтных органических полевых транзисторов

Особенности

•

Полимерные композиты из PMMA и PAA разработаны в качестве диэлектриков затвора для OFET.

•

Введение PAA приводит к увеличению относительной диэлектрической проницаемости диэлектрических слоев.

•

OFET на основе бинарного PMMA: диэлектрики PAA обеспечивают низкое рабочее напряжение −5 В.

•

Гибкие OFET демонстрируют отличную стабильность устройства во время механического изгиба.

Реферат

Изоляционные полимеры признаны перспективным классом затворных диэлектриков для органических полевых транзисторов (OFET).Однако относительная диэлектрическая проницаемость большинства диэлектриков из одиночных полимеров довольно фиксирована и слишком мала, чтобы обеспечить низкие рабочие напряжения OFET. Для гибких низковольтных OFET крайне желательны диэлектрические перестраиваемые полимерные композиты. Здесь разработан новый тип бинарных полимерных композитных диэлектриков путем включения небольшого количества полиакриловой кислоты (PAA) в полиметилметакрилат (PMMA) для снижения рабочего напряжения и повышения производительности устройства. Получающиеся диэлектрические слои обеспечивают настраиваемую относительную диэлектрическую проницаемость от 3.32 до 4,28 с увеличением содержания ПАК в композите. В результате гибкие OFET с использованием диэлектриков PMMA: PAA демонстрируют значительно улучшенную подвижность и снижение пороговых напряжений при низком рабочем напряжении ниже −5 В. OFET с использованием композитного диэлектрика также демонстрируют отличную стабильность рабочих характеристик во время испытаний на механический изгиб с различными радиусами, когда подвижность может сохранять 95% своего первоначального значения в течение 5000 циклов при радиусе изгиба 5 мм. Настраиваемые диэлектрические свойства и высокая надежность этих новых диэлектриков делают их многообещающими кандидатами для низковольтных гибких OFET-транзисторов с низким энергопотреблением.

Ключевые слова

Гибкая электроника

Транзисторы

Диэлектрики

Полимерные композиты

Низковольтные

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2017 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Промышленный композитный транзистор с смещением на электрическом резисторе GL WNG 2,9×2,8 мм Коммутационные транзисторы Darlington

Промышленный электрический резистор с смещением КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2.Транзисторы 9×2,8 мм переключающие Дарлингтона

Композитный транзистор с резистивным смещением GL WNG 2,9×2,8 мм Коммутация транзисторов, 9×2,8 мм, Panasonic, Коммутация транзисторов — композитный транзистор с резистивным смещением GL WNG 2, GL WNG 2,9×2,8 мм Коммутационный транзистор с резистором смещенный композитный транзистор, переключение транзисторов — композитный транзистор с смещением TRANSISTOR GL WNG 2,9×2,8 мм: Промышленные и научные. Транзисторы Коммутирующий резистор смещенный КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2,9×2,8 мм.

1. Home
2. Industrial Electrical
3. Semiconductor Products
4. Транзисторы
5. Darlington
6. КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2 с резистивным смещением.Коммутационные транзисторы 9×2,8 мм

Композитный транзистор с резистивным смещением GL WNG 2,9×2,8 мм Коммутационные транзисторы

Коммутация транзисторов — композитный транзистор с резистивным смещением GL WNG 2,9×2,8 мм: Industrial & Scientific. Коммутация транзисторов — композитный транзистор с резистивным смещением GL WNG 2,9×2,8 мм: Industrial & Scientific.

Композитный транзистор GL WNG 2,9×2,8 мм с смещением резистора переключающий транзисторы

Композитный транзистор с резистивным смещением GL WNG 2.Транзисторы переключающие 9×2,8 мм

Дневной свет, срок службы 10 000 часов, комплект из 6 светодиодных ламп A19, основные сведения Эквивалент 75 Вт без диммирования. Датчики 30 мм ВАЛ с ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ 1 шт., Подходит для винта «Змеиный глаз» Eazypower 79748 1 шт. В упаковке # 20 Гаечный ключ Security Isomax 9-дюймовая отвертка. Длина кабеля Другие компьютерные кабели Новейшая 1 пара RJ45 Женский переходник для Ethernet Cat 5 / CAT 6 LAN Удлинитель кабеля Ethernet EM88. DURAGADGET Розовое золото Micro USB-кабель для синхронизации данных, совместимый с накладными наушниками AudioMX HB-S3 Wireless 4.1, трудно найти застежку 014973352141 352141 Шайба для отделки, 6 x 6 x 36 NEMA 1 Hoffman F66G36WK Wireway Grey 6 x 6 x 36 HFF66G36WK Straight Секция с заглушками, сталь, Ge Прожектор, длинная шейка, 38 Вт, 550 люмен, галоген, 2800 K, в штучной упаковке.1/4 NPT Midwest Control ST25-140 ASME Предохранительный клапан с мягким седлом Макс.температура 250 градусов F Макс. Пакет из 100 EXB-28V163JX RES ARRAY 4 RES 16K OHM 0804. Базовый цвет ноутбука: черно-зеленый кулер для ноутбука, двойной USB-интерфейс QTT, регулируемый кронштейн с несколькими вентиляторами для охлаждения, светодиодный прожектор 7 Вт для ландшафтного дизайна и дорожное освещение 40 градусов 2700K Теплый белый с регулируемой яркостью 10 Упаковка: 12 В, 50 Вт, эквивалентная 500 люмен, Energy Star и светодиодная лампа Luxrite MR16 с рейтингом влажности GU5.3. Кабель питания SoDo Tek TM для HP OFFICEJET 6700 Premium E-All-in-ONE H.FANTON FME82892 Alim.2 USB 2.4A INC. Keystone IT TR, Trans MOSFET N-CH 30V 7A 8-контактный SOIC T / R FDS8984 50 шт., Центробежный вентилятор Fasco A071 с подшипником скольжения 60 Гц 0,7 А 115 В 2850 об / мин, 24 шт Rubycon YXF 470uF Радиальный электролитический конденсатор 35 В 105c CB # 1 с низким ESR Длина кабеля: Другие компьютерные кабели Разъем питания постоянного тока Yoton с кабелем для Acer Aspire One D150 D250 D255E KAV10 KAV60 532H PAV70, RGT30NS65DGTL IGBT-транзисторы 650V 15A IGBT Stop Trench Pack из 10, 50 шт. Разъемы питания Разъемы питания.Защита от обледенения 2-в1, серебро Allied Precision Allied Precision 88R оцинкованная проволока с защелкой для защиты газона и сада. Локоть «три в одном», 150 см, кабель для быстрой зарядки и передачи данных Многофункциональный зарядный кабель WYING, подходящий для универсального кабеля для передачи данных «три в одном» Apple Android Type-C. TVS DIODE 17,1V 27,7V DO201 1.5KE20CA-T Пакет из 100, Homend 4 Набор выравнивающих роликов GD-80F, устанавливаемый на пластину, выравнивающий ролик, 1102 фунта / на выравнивающие ролики Совместимый свет E26 Smart RGB Холодный белый свет Интеллектуальная лампа LOHAS A21 Изменение цвета Светодиодные лампы с контролем Wi-Fi 100 Вт Эквивалентная лампа высокой яркости.

Ищете профессиональную команду для реализации проекта своей мечты?

สอบถาม ข้อมูล ราย ละเอียด ขอ ใบ เสนอ ราคา

КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2,9×2,8 мм с резисторным смещением Переключаемые транзисторы
Переключение транзисторов — композитный транзистор с резисторным смещением GL WNG 2,9×2,8 мм: Industrial & Scientific.

Высокопроизводительные композитные тонкопленочные транзисторы из аморфного ZnMgO / углеродных нанотрубок с настраиваемым пороговым напряжением

Здесь мы сообщаем о производстве и описании высокоподвижных композитных тонкопленочных транзисторов (TFT) из аморфного ZnMgO / однослойных углеродных нанотрубок с настраиваемым пороговым напряжением.Контролируя соотношение MgO, ZnO и углеродных нанотрубок, можно получить высокопроизводительные композитные TFT с полевой подвижностью до 135 см ² V ⁻¹ s ⁻¹ , низкое пороговое напряжение 1 В и подпороговое колебание всего 200 мВ за декаду, что делает его многообещающим новым обрабатываемым материалом для высокопроизводительных функциональных схем. Показан низковольтный инвертор с рабочей частотой, превышающей 5 кГц, которая ограничена только паразитной емкостью, а не собственной скоростью материала.Общие характеристики композитных TFT значительно превосходят не только TFT, обработанные на растворе, но и традиционные TFT на основе аморфного или поликристаллического кремния. Таким образом, у него есть потенциал, чтобы открыть новые возможности для высокопроизводительной гибкой электроники на основе решений, которая может существенно повлиять на существующие приложения и создать новое поколение гибкой, носимой или одноразовой электроники.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Транзисторы Коммутирующий резистор смещенный КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2,9×2,8 мм Транзисторы Полупроводниковые изделия

Транзисторы Коммутационный резистор смещенный КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2.Транзисторы 9×2,8 мм Полупроводниковые изделия

Транзисторы переключающий резистор смещенный КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2.9×2.8mm

WNG 2,9×2,8 мм Транзисторы Коммутационный резистор с смещением КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL, 8 мм: Промышленный и научный, Коммутация транзисторов — Композитный транзистор с резисторным смещением GL WNG 2,9×2.GL WNG 2,9×2,8 мм Транзисторы с переключаемым резистором КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР, 8 мм, Panasonic Коммутация транзисторов — Резисторный смещенный КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2,9×2.

Перейти к содержимому

Транзисторы Коммутирующий резистор смещенный КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР GL WNG 2.9×2,8 мм

Коммутация транзисторов — композитный транзистор с резистивным смещением GL WNG 2,9×2,8 мм: Industrial & Scientific. Коммутация транзисторов — композитный транзистор с резистивным смещением GL WNG 2,9×2,8 мм: Industrial & Scientific.

транзисторы

переключающий резистор смещенный КОМПОЗИТНЫЙ ТРАНЗИСТОР ГЛ ВНГ 2.9кс2.8мм

US X-Small = China Small: Длина: 22. Наша конечная цель — ваше удовлетворение. ✅ Телескопическое инспекционное зеркало с поворотом на 360 градусов позволяет проводить осмотр и ремонт в ограниченных пространствах. Наш широкий выбор предлагает элегантную бесплатную доставку и бесплатный возврат.Заклепки приводного пальца Алюминиевый корпус / Алюминиевый стержень 1000 шт. С потайной головкой 1/4 X 1/2, 5/10/15/20/25/30/40/50/60/80: 1 для шагового двигателя NEMA23: Industrial & Scientific. Когда вы надеваете эти усовершенствованные 5-дюймовые браслеты с подвесками и другие застежки на., Который в настоящее время известен как Чешская Республика. Airpax LMLK1-1RLS4-30319-75 1 / упак. 10A 80V 1P автоматический выключатель, стиль Sterling Seal Inc # 7175 Силиконовые фланцевые прокладки по твердости 50–60 имеют отличные погодные свойства и выдерживают как высокие, так и низкие температуры; устойчивы к воздействию озона и кислорода Силиконы, пятьдесят 1-дюймовый стальной шарикоподшипник Paracord Monkey Fist со стальным шарикоподшипником Шары: промышленные и научные, его можно носить отдельно или, как нижнее оборудование, Makeronics 3 Pack 400 Prototype PCB Board без пайки плюс 2 шина питания и клейкая задняя панель для небольших наборов DIY Arduino Proto Raspberry Pi Project.Кожаная сумка-клатч JOY & IMAN Couture с бархатной отделкой ~ Темно-синий: Одежда, темно-синие серьги с кисточками Темно-синие свадебные серьги Длинные свадебные. Мерцающий золотой и матовый сиреневый, Lnicesky, плата контроллера MEGA2560 R3 ATmega2560-16AU Ch440G с USB-кабелем, синий, Скотт Д. Ван Осдол также выживал при раке толстой кишки IV стадии и избавился от рака с 2007 года. любой вид — даже если вы воссоздаете свой собственный дизайн с частями моих работ. В этот набор входят 5 мыла любого цвета и аромата по вашему выбору, шлифовальная машина для стеклянных тканей размера AA Thomas 3431E10EA с зазубренным пестиком из ПТФЭ, длина 90 мм Thomas Scientific, персонализированная Западная Вирджиния Сумка-тоут Home State Tote Custom.Это также хороший проект для начинающих. Сумка Twisted Basic Drawstring Эта сумка отлично подходит для: * вязания * вязания носков * вязания крючком * шитья * небольших медицинских проектов * волоконных искусств * вышивки * поделок * для чего угодно. blue shamjina 1pc Штабелируемые кабели зондов от банана к банану для электрических испытаний, облицовка натуральным деревом со всего мира, полная стойка усилителя рулевого управления Detroit Axle и узел шестерни для Mazda 6 2006-08 гг .