КЭТ_Л_5_24

1.

Санкт-Петербургский государственный университет
телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Кафедра Конструирования и производства
радиоэлектронных средств
Дисциплина: «Компоненты электронной техники»
Раздел 3: «Активные элементы
радиоэлектронных устройств»
Лекция №5. «Полупроводниковые диоды и
транзисторы»
(2 часа)
Доцент кафедры, к.п.н.,
Мордовин В.Н.
2024 г.

2.

Учебные вопросы
1. Полупроводниковые диоды и транзисторы.
1.1. Типы корпусов и конструкция полупроводниковых диодов.
1.2. Вольт-амперная характеристика и основные параметры
полупроводниковых диодов.
2. Разновидности полупроводниковых диодов.
2.1. Выпрямительные диоды.
2.2. Стабилитроны и стабисторы.
2.3. Варикапы.
2.4. Высокочастотные диоды.
2.5. Светодиоды и фотодиоды.
3. Транзисторы.
3.1. Устройство, режимы работы и основные параметры
биполярного транзистора.
3.2. Устройство, принцип действия и основные параметры полевых
транзисторов.
4. Маркировка и виды корпусов транзисторов.

3. Литература

1. Электрические и электронные компоненты устройств и
систем : учеб.- Э45 ме-тод. пособие / В. В. Баранов [и
др.]. - Минск : БГУИР, 2019. -136 с. : ил.
2. Путеводитель по электронным компонентам: сборник/
Лев Шапиро. СПб.: Свое издательство, 2014. – 184с.
3. Баранов, В. В. Электрорадиоэлементы и устройства
функциональной электроники: конспект лекций / В. В.
Баранов. – Минск : БГУИР, 1999. – 86 c.
4. Импортные и отечественные мощные транзисторы.
Справочник [Электронный ресурс]. – Режим доступа :
http://trzrus.ru/
3

4. ВВЕДЕНИЕ

Активные радиоэлементы – детали, которые изменяют свои параметры
нелинейно. Их используют для преобразования и усиления поступающих
электросигналов.
Активные элементы — это разнообразные электронные приборы,
различающиеся принципами действия и назначением. Они называются
активными потому, что их функционирование связано с потреблением
энергии от внешних источников питания.
Активные компоненты обладают рядом особых, только им присущих
свойств, благодаря которым возможно создание генераторов колебаний,
усилителей мощности, модуляторов, устройств обработки сигналов и др.
Среди этих свойств следует прежде всего отметить свойства не
взаимности и нелинейности.
Активный элемент играет роль управляемого электрического клапана,
дозирующего поступление в выходную цепь электрической энергии, но не
от входного управляющего источника, а от внешнего источника постоянного
напряжения.
Свойство нелинейности связывают с непропорциональностью выходного
эффекта входному воздействию - несколько отдельных одновременных
воздействий вызывают эффект, неэквивалентный сумме отдельных
эффектов.
4

5. 1. 1. Полупроводниковые диоды, их классификация и условное обозначение

Полупроводниками называют материалы, удельное
сопротивление которых при комнатной температуре
(25–270С) находится в пределах от 10-5 до 1010 Ом/см и
занимающими
промежуточное
положение
между
металлами и диэлектриками (металлы ток пропускают,
диэлектрики – нет).
Диодами
называют
двухэлектродные
элементы
электрической
цепи,
обладающие
односторонней
проводимостью тока. В полупроводниковых диодах односторонняя проводимость обуславливается применением
полупроводниковой структуры, сочетающей в себе два слоя,
один из которых обладает дырочной (p), а другой –
электронной (n) электропроводностью.
Полупроводниковый
диод
представляет
собой прибор с двумя выводами и одним
электронно-дырочным переходом.
5

6. Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов

Классификация диодов производится по следующим
признакам:
1. По конструкции:
– плоскостные;
– точечные;
– микросплавные.
2. По мощности:
– маломощные;– средней мощности;– мощные.
3. По частоте:– низкочастотные;– высокочастотные;– СВЧ.
4. По функциональному назначению:– выпрямительные;–
импульсные;– стабилитроны;– варикапы;– светодиоды;–
тоннельные.
5. По условному обозначению: – с маркировкой; – с условным
графическим
обозначением
–
обозначением
на
принципиальных электрических схемах.
6

7.

Примерная классификация диодов
Полупроводниковые диоды
Плоскостные
Точечные
Выпрямительные
Импульсные
Туннельные
СВЧ-диоды
Планарные
Мезадиоды
Варикапы
Светодиоды
Фотодиоды
Стабилитроны + стабисторы
Обращенные диоды
Магнитодиоды
Шоттки
Тензодиоды
7

8.

Маркировка диодов
I – показывает материал полупроводника:
Г (1) – германий; К (2) – кремний; А (3) –
арсенид галлия; И (4) – соединения индия.
II – тип полупроводникового диода:
Д – выпрямительные, ВЧ и импульсные
диоды;
А – диоды СВЧ;
C – стабилитроны;
В – варикапы;
И – туннельные диоды;
Ф – фотодиоды;
Л – светодиоды;
Ц – выпрямительные столбы и блоки.
III – три цифры – группа диодов по своим
электрическим параметрам.
IV – модификация диодов в данной
(третьей) группе.
8

9.

Маркировка диодов (пример)
КД103А, Диффузионный кремниевый диод
Описание КД103А
Диод КД103А кремниевый, диффузионный,
выпрямительный. Предназначен для преобразования
переменного напряжения во вторичных источниках
электропитания. Используется для работы в
радиоэлектронной аппаратуре общего назначения.
Выпускается в пластмассовом корпусе с гибкими
разнонаправленными выводами.
Импортный аналог: 1N483, BA128, MT462A, MT5140.
Основные технические характеристики диода
КД103А:
• Uoбp max - Максимальное постоянное обратное
напряжение: 50 В;
• Inp max - Максимальный прямой ток: 50 мА;
• fд - Рабочая частота диода: 20 кГц;
• Unp - Постоянное прямое напряжение: не более 1 В при
Inp 100 мА;
• Ioбp - Постоянный обратный ток: не более 0,5 мкА при
Uoбp 50 В.
9

10. Условные графические обозначения диодов

а – выпрямительные, ВЧ, СВЧ, импульсные и диоды Гана;
б – стабилитроны;
в – варикапы;
г – туннельные диоды;
д – диоды Шоттки;
е – светодиоды;
ж – фотодиоды;
з – выпрямительные блоки.
10

11.

Образование запирающего слоя при контакте
полупроводников p- и n-типов.
Пограничная область раздела полупроводников с разными
типами проводимости (так называемый запирающий слой)
обычно достигает толщины порядка десятков и сотен
межатомных расстояний. Объемные заряды этого слоя создают
между p- и n-областями запирающее напряжение Uз,
приблизительно равное 0,35 В для германиевых n-p-переходов и
0,6 В для кремниевых.
11

12. 1.1. Типы корпусов и конструкция полупроводниковых диодов

Типы корпусов. Диоды выпускаются в различных корпусах.
Разновидностей
корпусов
очень
много.
Только
стандартизованных отечественных корпусов диодов для
навесного монтажа насчитывается более ста типов, но кроме
них выпускаются еще диоды для поверхностного монтажа, а
также специальные силовые диоды.
Диоды навесного монтажа
Диоды поверхностного монтажа
12

13.

Конструкция полупроводниковых диодов
Основой плоскостных и точечных диодов является
кристалл полупроводника n-типа проводимости, который
называется базой. База припаивается к металлической
пластинке, которая называется кристаллодержателем.
Вывод от p-области
называется анодом, а вывод
от n-области – катодом.
Большая плоскость p-nперехода плоскостных
диодов позволяет им
работать при больших
прямых токах, но за счет
большой барьерной емкости
они будут низкочастотными.
13

14. 1.2. Вольт-амперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов

Идеальная
вольт-амперная
характеристика
Вольт-амперная характеристика реального диода проходит
ниже, чем у идеального p-n-перехода: сказывается влияние
сопротивления базы. После точки А вольт-амперная
характеристика будет представлять собой прямую линию, так
как при напряжении Uа потенциальный барьер полностью
компенсируется внешним полем.
14

15.

Реальная вольт-амперная характеристика
Кривая обратного тока
ВАХ имеет наклон, так
как за счет возрастания
обратного напряжения
увеличивается
генерация собственных
носителей заряда.
Здесь Iпр.max – максимально допустимый прямой ток, А;
Uпр.max – прямое падение напряжения на диоде при максимальном прямом
токе, В;
Uэл.проб – максимально допустимое обратное напряжение, В;
Iобр.max – обратный ток при максимально допустимом обратном
напряжении, А.
Pmax – максимально допустимая рассеиваемая мощность.
15

16.

Прямое и обратное
статическое
сопротивление диода
при заданных прямом
и
обратном
напряжениях:
Прямое и обратное динамическое сопротивление диода:
16

17. 2. Разновидности полупроводниковых диодов

Выпрямительным диодом называется полупроводниковый
диод, предназначенный для преобразования переменного тока
в постоянный в силовых цепях, т. е. в источниках питания.
Выпрямительные диоды всегда плоскостные, они могут быть
германиевые или кремниевые
а) выпрямительные б) выпрямительные
в) мощные
диоды
мосты
выпрямительные диоды
17

18. Схема параллельного включения диодов

Если выпрямленный ток больше
максимально допустимого прямого тока
диода, то в этом случае допускается
параллельное включение диодов.
Добавочные сопротивления Rд величиной
от единиц до 10 Ом включаются с целью
выравнивания токов в каждой из ветвей.
Схема последовательного включения диодов
Если напряжение в цепи
превосходит максимально
допустимое обратное
напряжение диода, то в этом
случае допускается
Выравнивание обратного напряжения на последовательное включение
последовательно соединенных диодах
диодов.
достигается шунтированием каждого из
диодов резистором Rш.
18

19. 2.2. Стабилитроны и стабисторы

Стабилитроны и стабисторы имеют на своих вольтамперных характеристиках участки, где напряжение почти
постоянно при значительном изменении тока. Их применяют
для стабилизации напряжения, а также в качестве опорных
элементов в схемах, где необходимы фиксированные значения
напряжения при изменении значения силы тока. Поэтому эти
приборы иногда называют опорными диодами.
Стабилитрон — это полупроводниковый диод, напряжение
на котором в области электрического пробоя при обратном
смещении слабо изменяется при резком увеличении тока.
Стабилитроном называется полупроводниковый диод,
предназначенный для стабилизации уровня постоянного
напряжения. Стабилизация – поддержание какого-то уровня
неизменным.
По конструкции стабилитроны всегда плоскостные и
кремниевые.
19

20.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Принцип действия стабилитрона
основан на том, что на его вольтамперной характеристике имеется
участок, на ко тором напряжение
практически не зависит от величины
протекающего тока.
Таким участком является участок
электрического пробоя, а за счет
легирующих добавок в
полупроводник ток электрического
пробоя может изменятся в широком
диапазоне, не переходя в тепловой
пробой.
Так как участок электрического
пробоя – это обратное напряжение,
то стабилитрон включается
обратным включением.
20

21. Основные параметры стабилитронов:

Uст – напряжение стабилизации, В;
Iст.min, Iст.max, Iст.ном – минимальное,
максимальное и номинальное значение
тока стабилизации, А;
ΔUст – изменение напряжения
стабилизации, В.
Дифференциальное сопротивление на
участке стабилизации:
21

22. Основные параметры стабилитронов:

Температурный
коэффициент стабилизации:
где:
22

23.

Стабилитроны, предназначенные для стабилизации
малых напряжений, называются стабисторами.
Вольт-амперная
характеристика
стабистора.
Стабистор — это
полупроводниковый прибор,
на котором падение
напряжения при прямом
смещении слабо изменяется
при резком увеличении тока.
Стабисторы служат для
стабилизации напряжения
менее 3 В, и у них
используется прямая ветвь
ВАХ.
Применяются стабисторы в
прямом включении.
23

24. 2.3. Варикапы

Варикапом называется полупроводниковый диод, у
которого в качестве основного параметра используется
барьерная емкость, величина которой варьируется при
изменении обратного напряжения. Варикап применяется как
конденсатор переменной емкости, управляемый
напряжением.
Если к p-n-переходу
приложить обратное
напряжение, то ширина
потенциального барьера
увеличивается (рис. 2.3).
При подключении обратного
напряжения ширина перехода
ΔХ увеличивается,
следовательно, барьерная
емкость будет уменьшаться.
Рис. 2.3. Принцип действия варикапа
24

25.

Вольт-фарадная характеристика варикапа
Основной характеристикой варикапов является вольтфарадная характеристика С=f(Uобр).
Вольт-фарадная
характеристика варикапа.
Варикап, используемый в умножителях частоты, называют
варактором.
25

26. Основные параметры варикапов

Варикап работает при обратном смещении р–n-перехода,
емкость определяют согласно формуле (2.5).
(2.5)
где n = 2 для резких и n = 3 для плавных переходов;
Uk – значение контактной разности потенциалов;
U – приложенное обратное напряжение;
С0 – начальная емкость р–n-перехода.
Основные параметры варикапов.
– максимальное, минимальное и номинальное значение емкости;
– коэффициент перекрытия:
- отношение максимальной емкости к минимальной;
– максимальное рабочее напряжение варикапа.
26

27. 2.4. Высокочастотные диоды

Высокочастотные диоды служат для обработки сигналов
высокой частоты и осуществляют следующие функции:
• выделение низкочастотного колебания из модулированного
высокочастотного сигнала (детекторные диоды);
• изменение положения несущей частоты модулированного
колебания в частотном спектре (смесительные диоды);
• модулирование высокочастотного колебания (модуляторные
диоды).
На высоких частотах применяются также так называемые
микросплавные диоды, имеющие малую площадь перехода. От
точечных они отличаются лучшей стабильностью параметров, но
емкость перехода у них больше и предельные частоты ниже.
Эпитаксиально-планарные кремниевые диоды с емкостью
перехода менее 1пФ позволяют работать на частотах до 300
МГц.
Для работы в диапазоне СВЧ используют арсенид-галлиевые
эпитаксиально-планарные диоды с барьером Шоттки (переход
металл-полупроводник).
27

28.

Контакт металл-полупроводник не обладающий выпрямляющим
свойством
Контакт металл-полупроводник обладающий выпрямляющим
свойством.
УГО и внешний вид высокочастотного диода (диоды Шоттки)
28

29. Достоинства и недостатки диодов Шоттки

Достоинства перехода Шоттки:
– отсутствие обратного тока;
– возможность работать на СВЧ;
– высокое быстродействие при переключении из прямого
состояния в обратное и наоборот.
Недостаток диода Шоттки – стоимость. В качестве
металла обычно применяют золото.
29

30. 2.5. Светодиоды и фотодиоды

Фотодиоды, светодиоды – диоды, использующие
эффект
взаимодействия
оптического
излучения
(видимого, инфракрасного) с носителями заряда в зоне p–
n-перехода. В фотодиодах при облучении повышается
обратный ток, в светодиодах в режиме прямого тока в зоне
p–n - перехода возникает видимое или инфракрасное
излучение.
Светодиод — полупроводниковый прибор с электроннодырочным переходом, создающий оптическое излучение
при пропускании через него электрического тока в
прямом направлении. Излучаемый светодиодом свет лежит
в узком диапазоне спектра, т. е. светодиод изначально
излучает практически монохроматический свет, излучающей
более широкий спектр, от которой определенный цвет
свечения
можно
получить
лишь
применением
светофильтра.
30

31. Конструкция и типы светодиодов

Светодиод работает при пропускании
через него тока в прямом направлении.
Подключение к источнику напряжения
должно производиться через элемент
ограничивающий ток, например, через
резистор.
УГО светодиода в электрических схемах.
31

32. Преимущества светодиода

Высокая световая отдача.
Высокая механическая прочность, вибростойкость.
Длительный срок службы.
Цветовая температура современных белых светодиодов может
быть различной — от тёплого белого ~2700 К до холодного
белого ~6500 К.
• Низкая стоимость индикаторных светодиодов.
• Экологичность.
Основные параметры светодиода:
1) напряжение прямого смещения (рабочее) Uпр, В;
2) цвет свечения и длина волны (λ), соответствующие
максимальному световому потоку;
3) выходная световая мощность Рвых, мВт;
4) световой поток Ф, млм;
5) сила света — световой поток на единицу телесного угла в
одном направлении, выраженная в канделах, кд;
6) яркость — отношение силы света к площади светящейся
поверхности, кд/м2.
32

33. Основные характеристики светодиода — вольт-амперная, яркостная и спектральная.

Основные характеристики светодиода — вольтамперная, яркостная и спектральная.
Яркостная (излучательная)
характеристика светодиода
Вольт-амперная
характеристика
светодиода
аналогична
характеристикам
обычного
выпрямительного
диода при прямом смещении.
Яркостная
(излучательная)
характеристика представляет
собой
зависимость
яркости
излучения от прямого тока
В = ϕ(Iпр),
где В — яркость, измеряемая в
канделах на квадратный метр
(кд/м2).
33

34.

Спектральные характеристики светодиода из фосфида галлия
при прямом (1) и обратном смещении (2).
Спектральная
характеристика
показывает
зависимость
относительной мощности излучения от длины волны
и ее вид зависит от легирующих материалов, имеющих разную
ширину запрещенной зоны ∆W.
34

35.

Фотодиодом (ФД) называют
полупроводниковый диод, в
котором под действием
падающего на него светового
потока образуются подвижные
носители зарядов, создающие
дополнительный ток (фототок) в
p-n-переходе при напряжении
обратного смещения.
Устройство фотодиода.
1 - коваровая или никелевая пластина, которая является корпусом с
металлическим контактом с выводом 4. 2 - пластина полупроводника n-типа из
кремния 2, которая служит базой фотодиода. 3 - примесная область
полупроводника p-типа. 4 - металлический контакт с выводом. 5 - оксидная
пленка SiO2, которая служит проявляющим слоем, повышающим
чувствительность фотодиода. 6 – окно. 7 - стеклянная линза, фокусирующая
световое излучение на поверхности кристалла n-типа.
Фотодиоды могут работать в двух режимах — фотодиодном
(фотопреобразовательном) и вентильном (фотогенераторном).
35

36. Параметры фотодиодов:

1) рабочее напряжение (в фотодиодном режиме) Uобр ном;
2) максимально допустимое обратное напряжение Uобр max (в
фотодиодном режиме), когда нет электрического пробоя;
3) темновой ток Iт, мкА;
4) интегральная чувствительность
показывает,
на
сколько изменится фототок при изменении светового потока на
изменится фототок при изменении светового потока на 1 лм;
5) фотоЭДС при разомкнутой внешней цепи ЕФ = 0,5—0,6 В.
Основными характеристиками фотодиодов являются световая,
вольт-амперная и спектральная характеристики.
Условное графическое
обозначение
фотодиода.
36

37. Мезадиоды

Схема изготовления
мезадиодов.
Мезадиоды относятся к классу
импульсных диодов. Они имеют
малое время переключения и малую
емкость
р-п-перехода.
Их
особенность
—
изготавление
групповым методом с помощью
мезатехнологии. Название этого
технологического метода связано со
специфической формой диодных
или транзисторных структур, которая
получается на одном из последних
этапов
групповой
обработки
пластины перед ее разрезанием на
отдельные
приборы.
После
избирательного травления структуры
имеют форму конических выступов
— столиков, которые и называют
«мезами».
37

38. 3. Транзисторы

Транзистор – полупроводниковый электронный прибор с
двумя
электронно-дырочными
переходами,
обеспечивающий управление электрическим током
посредством управляющего тока или напряжения. Также
к
транзисторам
относят
некоторые
другие
полупроводниковые приборы подобные им по структуре
или функциональности (интегральные транзисторы).
Классификация транзисторов
38

39. 3.1. Устройство, режимы работы и основные параметры биполярного транзистора

Биполярный транзистор – электронный полупроводниковый
прибор, один из типов транзисторов, предназначенный для
усиления, генерирования и преобразования электрических
сигналов. Транзистор называется биполярным, поскольку в
работе прибора одновременно участвуют два типа носителей
заряда – электроны и дырки.
У биполярных транзисторов
через прибор проходят два тока
– основной «большой» и
управляющий «маленький» ток.
Мощность основного тока
зависит от мощности
управляющего воздействия.
39

40. Транзисторы и их условные обозначения: а) p-n-p тип, б) n-p-n тип

40

41. Принцип действия и устройство биполярного транзистора

Биполярный транзистор состоит из трех
слоев полупроводника и двух p-nпереходов. Различают p-n-p- и n-p-n
транзисторы по типу чередования
дырочной и электронной проводимостей.
Это похоже на два диода, соединенных
лицом к лицу или наоборот.
Внешний вид и
структура биполярного
транзистора
41

42. Режимы работы биполярного транзистора

Режим отсечки (cut off mode) – напряжение база –
эмиттер ниже, чем 0,6–0,7 В, p-n-переход между базой и
эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора
отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не
будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых
двигаться в сторону напряжения на коллекторе.
Получается, что транзистор как бы заперт, и говорят, что
он находится в режиме отсечки.
Активный режим (active mode) – напряжение на базе
достаточное, для того чтобы p-n-переход между базой и
эмиттером открылся. В этом состоянии у транзистора
присутствуют токи базы и коллектора. Ток коллектора
равняется току базы, умноженному на коэффициент
усиления. То есть активным режимом называют
нормальный рабочий режим транзистора, который
используют для усиления.
42

43. Режимы работы биполярного транзистора

Режим насыщения (saturation mode) – ток базы слишком
большой, в результате мощности питания просто не
хватает для обеспечения такой величины тока коллектора,
которая соответствовала бы коэффициенту усиления
транзистора. Поэтому в режиме насыщения будет
максимальный ток коллектора, который может обеспечить
источник питания и не будет зависеть от тока базы. В таком
состоянии транзистор не способен усиливать сигнал,
поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока
базы. В режиме насыщения проводимость транзистора
максимальна, и он больше подходит для функции
переключателя
(ключа)
в
состоянии
«включен».
Аналогично в режиме отсечки проводимость транзистора
минимальна, и это соответствует переключателю в
состоянии «выключен».
43

44. Режимы работы биполярного транзистора

Инверсный ражим (reverse mode) – коллектор и эмиттер
меняются ролями: коллекторный p-n-переход смещен в
прямом направлении, а эмиттерный – в обратном. В
результате ток из базы течет в коллектор. Область
полупроводника коллектора несимметрична эмиттеру, и
коэффициент усиления в инверсном режиме получается
ниже, чем в нормальном активном режиме.
Конструкция транзистора выполнена таким образом, чтобы
он максимально эффективно работал в активном режиме.
Поэтому в инверсном режиме транзистор практически не
используют.
44

45. Основные параметры биполярного транзистора

Коэффициент усиления по току – соотношение тока
коллектора IС и тока базы IB. Обозначается β, hfe или h21e в
зависимости от специфики расчетов, проводимых с
транзисторов. Коэффициент β – величина постоянная для
одного транзистора, и зависит от физического строения
прибора. Высокий коэффициент усиления исчисляется в
сотнях единиц, низкий – в десятках. Для двух отдельных
транзисторов одного типа, даже если во время
производства они были «соседями по конвейеру», β может
немного отличаться. Эта характеристика биполярного
транзистора является самой важной.
45

46. Основные параметры биполярного транзистора

Входное сопротивление – сопротивление в транзисторе,
которое «встречает» ток базы. Обозначается Rin (Rвх). Чем
оно больше, тем лучше для усилительных характеристик
прибора, поскольку со стороны базы обычно находиться
источник слабого сигнала, у которого нужно потреблять
как можно меньше тока.
Выходная проводимость – проводимость транзистора
между коллектором и эмиттером. Чем больше выходная
проводимость, тем больше тока коллектор – эмиттер
сможет проходить через транзистор при меньшей
мощности.
Идеальный вариант – это когда выходная проводимость
равняется бесконечность (или выходное сопротивление
Rout = 0 (Rвых = 0)).
46

47. 3.2. Устройство, принцип действия и основные параметры полевых транзисторов

Полевые
транзисторы
иногда
называют
униполярными, поскольку носителями электрического
заряда в нем выступают только электроны или только
дырки.
У полевого транзистора нет управляющего тока. У него
очень высокое входное сопротивление, достигающее
сотен гигаом и даже терраом (против сотен килоом у
биполярного транзистора). У полевых транзисторов через
прибор проходит только один ток, мощность которого
зависит от электромагнитного поля.
Полевые транзисторы (FET – Field-Effect-Transistors)
разделяются на два типа – с управляющим p-n-переходом
(JFET – Junction-FET) и с изолированным затвором
(MOSFET – Metal-Oxid-Semiconductor-FET).
47

48. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом

Полевой транзистор с управляющим p-nпереходом
Полевой транзистор с
управляющим
p-nпереходом – транзистор, в
котором сила проходящего
через
него
тока
регулируется
внешним
электрическим полем, т.е.
напряжением.
Это
принципиальное
различие
между ним и биполярным
транзистором,
где
сила
основного тока регулируется
управляющим током.
48

49. Полевой транзистор с изолированным затвором MOSFET

Полевой транзистор с изолированным затвором
MOSFET – это полевой транзистор, затвор которого
электрически изолирован от проводящего канала
полупроводника слоем диэлектрика. Благодаря этому у
транзистора очень высокое входное сопротивление (у
некоторых моделей оно достигает 1017 Ом.
В соответствии со своей физической структурой полевой
транзистор с изолированным затвором носит название
МОП-транзистор (металл-оксид полупроводник), или
МДП-транзистор (металл-диэлектрик-полупроводник).
Международное название прибора – MOSFET (MetalOxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor).
49

50. Условное графическое обозначение МДП-транзистора

Условное графическое обозначение МДПтранзистора
МДП-транзисторы делятся на два типа – со встроенным
каналом и с индуцированным каналом. В каждом из типов
есть транзисторы с n-каналом и p-каналом.
50

51. Полевой транзистор

51

52. Главные преимущества полевых транзисторов:

• Благодаря очень высокому входному сопротивлению цепь
полевых транзисторов расходует крайне мало энергии, так
как практически не потребляет входного тока.
• Усиление по току у полевых транзисторов намного выше,
чем у биполярных.
• Значительно выше помехоустойчивость и надежность
работы, поскольку из-за отсутствия тока через затвор
транзистора управляющая цепь со стороны затвора
изолирована от выходной цепи со стороны стока и истока.
• У полевых транзисторов на порядок выше скорость перехода
между со стояниями проводимости и непроводимости тока.
Поэтому они могут работать на более высоких частотах, чем
биполярные.
52

53. Главные недостатки полевых транзисторов:

• Структура полевых транзисторов начинает разрушаться при
меньшей температуре (150 ◦С), чем структура биполярных
транзисторов (200 ◦С).
• На частотах выше 1,5 ГГц потребление энергии у металлоксид-полупроводниковых транзисторов (МОП-транзистор)
начинает возрастать по экспоненте. Поэтому скорость
процессоров перестала так стремительно расти, и их
производители перешли на стратегию «многоядерности».
• При изготовлении мощных МОПтранзисторов в их структуре возникает
«паразитный» биполярный транзистор. Это
эквивалентно закорачиванию базы и
эмиттера «паразитного» транзистора.
• Важнейшим недостатком полевых транзисторов является их
чувствительность к статическому электричеству (разряды
статического электричества, присутствующего практически в
каждой среде, могут достигать нескольких тысяч вольт).
53

54. 4. Маркировка и виды корпусов транзисторов

Виды корпусов транзисторов. На сегодняшний день можно
перечислить несколько тысяч различных транзисторов,
выпускаемых более чем двумя тысячами производителей.
Каждый тип транзистора характеризуется его кодом, например,
2N2222 или MPS6519. Если необходимо переделать схему,
взятую из книги или с веб-сайта, используйте код транзистора,
чтобы найти соответствующую замену. Если замена
отсутствует, то можно найти близкий по характеристикам
аналог транзистора.
54

55. Условное обозначение транзистора

Условное обозначение состоит из 5 элементов.
ПЕРВЫЙ элемент системы обозначает исходный материал, на
основе которого изготовлен транзистор и его содержание не
отличается от системы обозначения диодов:
Г или 1 — германий или его соединения;
К или 2 — кремний или его соединения;
А или 3 — арсенид галлия;
И или 4 — соединения индия.
ВТОРОЙ элемент указывает на тип транзистора:
Т — биполярный;
П — полевой.
ТРЕТИЙ элемент (цифра) указывает на функциональные
возможности транзистора по допустимой рассеиваемой мощности
и частотным свойствам.
Транзисторы малой мощности (Pmax<0,3 Вт):
1 — маломощный низкочастотный (fгр<3 МГц);
2 — маломощный среднечастотный (3< fгр< 30 МГц);
3 — маломощный высокочастотный (30<fгр<300 МГц).
55

56. Условное обозначение транзистора

Транзисторы средней мощности (0,3<Рmах<1,5 Вт):
4 — средней мощности низкочастотный;
5 — средней мощности среднечастотный;
6 — средней мощности высокочастотный.
Транзисторы большой мощности (Рmах>1,5 Вт):
7 — большой мощности низкочастотный;
8 — большой мощности среднечастотный;
9 — большой мощности высокочастотный и сверхвысокочастотный
(fгр>300 Гц).
ЧЕТВЕРТЫЙ элемент — цифры от 01 до 99, указывающие
порядковый номер разработки.
ПЯТЫЙ элемент — одна из букв от А до Я, обозначающая
деление технологического типа приборов на группы.
Например, транзистор КТ540Б, расшифровывается так: К —
кремниевый транзистор, Т — биполярный, 5 — средней
мощности среднечастотный, 40 — номер разработки, Б —
группа.
56

57. КОДОВАЯ МАРКИРОВКА ТРАНЗИСТОРОВ

Транзисторы могут маркироваться или буквенно-цифровым кодом,
иди кодом, состоящим из геометрических фигур. По коду можно
узнать тип транзистора, месяц и год изготовления. Места
маркировки и расшифровка цветовых кодов некоторых типов
транзисторов приведены ниже.
57

58. Расшифровка кодов некоторых типов транзисторов

Иногда транзисторы
маркируются только
окрашиванием
торцевой
поверхности
без
нанесения буквенноцифрового
кода:
КТ814
—
серобежевый, КТ815 —
серый или сиреневофиолетовый, КТ816
—
розово-красный,
КТ817
—
серозеленый, КТ683 —
фиолетовый, КТ9115
— голубой.
58

59. ЦВЕТОВАЯ МАРКИРОВКА ТРАНЗИСТОРОВ

Транзисторы маркируют с помощью цветового кода. Цветовой код
состоит из изображения геометрических фигур (треугольников,
квадратов, прямоугольников и др.), цветных точек и латинских
букв.
59

60. Примеры цветовой маркировки некоторых транзисторов

60

61. Контрольные вопросы

1. Какие радиоэлементы называют «активными»?
2. Какие свойств следует прежде всего отметить у активных элементов?
3. Что называют полупроводниками?
4. Что называют полупроводниковым диодом?
5. По каким признакам производится классификация диодов?
6. Когда применяют схему параллельного включения диодов?
7. Когда применяют схема последовательного включения диодов?
8. Что называют стабилитроном?
9. Что называют варикапом?
10. Что называют транзистором?
11. Как классифицируют транзисторы?
12. Что называют биполярным транзистором?
13. Перечислите режимы работы биполярного транзистора?
14. Что относят к основным параметрам биполярного транзистора?
15. Что называют полевым транзистором?
16. На какие типы делятся МДП-транзисторы?
17. В чем заключаются главные преимущества полевых транзисторов?
18. В чем заключаются главные недостатки полевых транзисторов?
19. Из каких элементов состоит условное обозначение транзистора?
20. Какие виды маркировки транзисторов Вы знаете?
61
.

62. Почему ТРАНЗИСТРОН проиграл ТРАНЗИСТОРУ

62