СТРУКТУРА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

МДП транзисторы по своим харрактеристикам и процессам делятся на два вида:

1. С управляющим p-n-переходом;
2. С изолированным затвором.

Первый вид - транзисторы с управляющим p–n-переходом, используются не так часто, как силовые управляемые ключи. Второй вид транзисторов – самые часто используемые в силовой электронике.

Полевые транзисторы имеют много схожих деталей с биполярными транзисторами. Их корпус обычно изготавливается из металла, плстамасс или керамики.

Как выглядит МДП-транзистор второго типа с индуцированным каналом, а также его УГО показаны на рисунке 6.

Рисунок 1. Полевой транзистор с изолированным затвором: структура с индуцированным каналом n-типа (а); условные графические обозначения транзистора с каналом n-типа (б) и p-типа (в)

Не зависимо от типа проводимости, в каждом транзисторе, есть две области, которые противоположны друг другу по проводимости. От них отходят выводы, называемые истоком и стоком.

У проводника есть подложка, от которой так же отходит вывод, который в основном присоединяют к истоку. Там, где находится слой окисел-полупроводник, напыляют слой из металла, который называется затвором. При этом между истоком и стоком не существует электрической цепи. Дело в том, что сток и исток ограничены друг от друга слоем полупроводника другого типа проводимости.

При подаче управляющего напряжения между затвором и истоком появляется электрическое поле, вытесняющее дырки, находящиеся возле поверхностной области, и притягивающее электроны. На затвор необходимо подать «плюс», а на исток «минус». После того, как количество электронов будет намного больше, чем количество дырок, начинает протекать инверсия проводимости. Возникающий канал, например, n-типа связывает область истока с областью стока. В результате такой связи количество носителей в канале и проводимость зависят от напряжения между затвором и истоком. А это значит, что процесс отпирания и поддержки открытого состояния транзистора происходят с помощью электрического поля.

Представленное описание структуры принадлежит транзистору с каналом n-типа, но точно такую же структуру имеет транзистор с каналом p-типа. УГО этих двух типов транзистора отличается направлением стрелки, указывающей на его структуру.

МОП-транзистор или МДП-транзистор – самое распространенное обозначение полевых транзисторов с изолированным затвором. Так же такие транзисторы имеют зарубежное обозначение – MOSFET (Metal Oxide Semi- conductor Field Effect Transistor)

Всего полевые транзисторы имеют две области работы. Область линейного режима достигается с помощью подачи на затвор напряжения необходимого значения. А область насыщения характеризуется небольшим сопротивлением сток-исток.

Время, на которое задерживается выходной импульс при включении касательно импульса управления, рассчитывается по следующей формуле:

t_вкл   t_{з вкл}   t_нар

Рассмотрим достоинства полевых транзисторов, которые позволяют использовать их как силовые ключи:

• небольшая мощность и легкая система управления;
• неимение инжектированных носителей заряда и их скопления, исключающие время рассасывания и улучшающие динамические свойства транзистора;
• большая температуростойкость, позволяющая параллельно включать транзисторы;
• абсолютное неимение вторичного пробоя, которое соответствует результативному применению полевых транзисторов по передаваемой мощности.

Список литературы:

1. Разработка и применение высокоскоростных схем управления силовыми полевыми транзисторами. // valvolodin.narod.ru URL: http://valvolodin.narod.ru/articles/fetdrvr.pdf (дата обращения: 11.04.2019).
2. Полуянович Н.К. Силовая электроника. – Таганрог: Таганрогский государственный радиотехнический университет, 2005. – 204 с.
3. Амелин С.А. Схемотехника. Конспект курса лекций. Смоленск, 2018. 150 с. [Электронный ресурс]. URL: https://drive.google.com/file/d/0B3u4J7t3fyZ2VkxmSHBKUWtuLUE/edit (дата обращения: 11.04.2019).