| Referate | Director web | Adauga link | Contact |

Titlu referat: Tranzistoare unipolare

Nivel referat: liceu

Descriere referat:
                          
II.  Tranzistoare unipolare
      
2.1.  Generalitaţi
Tranzistoarele în
care conducţia electrică este asigurată de un
singur tip de purtatori de sarcină, se întalnesc
în literatură sub denumirea de unipolare sau efect de câmp. Pentru aceste tranzistoare se foloşeste
prescurtarea de tranzistoare TEC sau FET (Field Effect Trasistor).
Funcţionarea lor se bazează pe variaţia
conductibilitaţii unui ,,canal” realizat
dintr-un material semiconductor, ale cărui dimensiuni tranversale sau
concentraţii de purtători de sarcina mobili pot fi
controlate cu ajutorul campului electric tranzversal,
creat între un electrod de comandă numit
grilă sau poartă, situat în vecinătatea canalului
şi masa semiconductorului unde este format sau indus
acest canal.
În funcţie de
modul de realizare a grilei, distingem tranzistoarele
cu grilă joncţiune TEC-J şi cu grilă izolată
TEC-MOS.
Tranzistoarele TEC prezintă avantajul, în
raport cu cele bipolare, că au o rezistenţa de intrare mare, au o
tehnologie de fabricaţie mai simplă şi ocupă o
arie de siliciu mai mica în sructurile
integrate. Pe de altă
parte tranzistorul cu efect de câmp nu amplifică
în curent. În circuitele electronice cu componente discrete se întalneşte şi în
combinaţie cu tranzistorul bipolar.
      
Până în 1970
tranzistoarele cu efect de câmp realizate abia
puteau comanda curenţi de câteva zeci de mA la tensiuni de zeci de volţi. Apoi, o nouă tehnologie a permis realizarea tranzistoarelor MOS de putere (cu
nume depinzând de companie, VMOS, TMOS, HEXFET, etc.). Aceste noi tranzistoare sunt capabile să opereze
la tensiuni de ordinul a 1000 V şi să vehiculeze
curenţi medii de până la 70 A; pentru
durate scurte, ele pot conduce curenţi de până la
280 A (curenţi de vârf). În plus, tranzistoarele
MOS de putere sunt mult mai stabile termic decât corespondentele lor bipolare,
la acelaşi tip de capsulă putând opera la puteri disipate mai mari.
       
Într-un tranzistor bipolar prin emitor sunt
injectaţi purtători majoritari care ajung apoi în regiunea bazei, fiind aici
minoritari datorită tipului diferit de dopare a bazei. Majoritatea lor
traversează această regiune ajungând la colector şi formând curentul de
colector, aproximativ egal cu cel de emitor. O foarte mică parte din ei se
combină în regiunea bazei cu purtătorii majoritari de acolo. Acest fapt determină apariţia
unui curent slab prin terminalul bazei. Astfel, tranzistorul bipolar poate fi
privit fie ca un amplificator de curent (cu factorul
aproximativ constant, de ordinul sutelor) fie ca un
dispozitiv transconductanţă în care curentul de colector este controlat de
tensiunea bază emitor. Dar, indiferent cum privim noi lucrurile, sursa de
semnal care comandă tranzistorul bipolar trebuie să debiteze sau să
absoarbă un curent care este de ordinul a 1 % din curentul comandat. şi
aceasta, dacă nu am ales cumva conexiunea cu bază comună, în care sursa de
semnal trebuie să debiteze întregul curent comandat...
Spre deosebire de
tranzistoarele bipolare, tranzistoarele cu
efect de câmp controlează curentul între canalul
dintre terminalul de drenă
şi cel de sursă prin
câmpul electric determinat de tensiunea aplicată pe poartă. Ori, cel puţin în principiu,
pentru a menţine un câmp electric nu avem nevoie de un curent care să
circule.
Astfel, avantajul
esenţial al tranzistoarelor cu efect de câmp este acela că intensitatea
curentului în terminalul porţii este practic nulă.
Din acest motiv, la
tranzistoarele cu efect de câmp, curentul între terminalul de drenă şi cel
de sursă este controlat de tensiunea dintre poartă şi sursă.
Conducţia între drenă şi
sursă are loc printr-o
regiune limitată a semiconductorului, numită
canal.
În cazul tranzistoarelor JFET, între
poartă şi canalul conductor există o joncţiune
semiconductoare invers polarizată; astfel, curentul de poartă are valori de ordinul zecilor de nanoamperi.
Curenţii de poartă,
de o mie de ori mai mici, se obţin în cazul celuilalt tip de tranzistoare cu efect de
câmp.
La tranzistoarele MOSFET (Metal Oxide
Semiconductor FET) poarta este izolată prin intermediul unui strat de oxid de
siliciu şi curentul de poartă este de ordinul
zecilor de picoamperi.
2.2. Clasificare
       
         Clasificarea tranzistoarelor cu efect de
câmp este complicată suplimentar de un alt aspect
constructiv. Un tip de tranzistoare conduc până
când se face ceva care să
le micşoreze curentul: sunt tranzistoarele care au canal iniţial (depletion mode în engleză). Toate
tranzistoarele JFET şi anumite tranzistoare MOSFET funcţionează după acest principiu.
       Tranzistoarele de celălalt tip sunt proiectate astfel încât
să nu conducă decât dacă se aplică un câmp care să "sape" un canal conductor. Sunt tranzistoarele care au canal indus
(enhancement mode în
engleză). Marea majoritate a tranzistoarelor MOSFET
au canal indus.
       
              
                                
Fig. 1. Clasificarea tranzistoarelor cu efect de câmp.
Dacă mai ţinem
seama de felul de dopare al canalului, care poate fi n sau p, am avea în
total  8 tipuri de tranzistoare cu efect de
câmp. Dintre acestea, şase ar putea fi
realizate, cinci sunt chiar produse şi numai patru sunt importante. Arborele familiei de tranzistoare cu
efect de câmp poate fi vazut în Fig. 1. Din cauza
joncţiunii porţii care trebuie să fie întodeauna invers polarizată,
tranzistoarele JFET (cu poartă joncţiune) nu pot fi realizate decât cu canal iniţial. Tranzistoarele cu poartă
izolată pot avea oricare dintre aceste tipuri
de canale, dar cele cu canal iniţial nu au decât
câteva aplicaţii particulare. Ambele categorii pot
avea fie canal n, fie canal p. Cum funcţionarea celor cu canal n este
similară cu a tranzistoarelor bipolare NPN,
voi focaliza atenţia numai
asupra acestora.
     
         
            2.3. Tranzistoare TEC-MOS
               
          
Fig.2. Tranzistoare MOSFET şi tipurile bipolare similare acestora
Tranzistoarele MOSFET (metal oxide
semiconductor field effect transistor) sunt dipozitive electronice cu trei
terminale active: poarta G (de la gate - în lb.
engleză) , drena D şi sursa S (Fig.2 a). În plus,
ele mai au un terminal, legat la substratul pe care a fost realizat tranzistorul, care trebuie menţinut la cel mai coborât (sau
ridicat, după tipul tranzistorului) potenţial din
circuit. Poarta este izolată cu un strat de oxid de siliciu, astfel încât curentul de
poartă este practic nul (putând ajunge chiar la 1 pA) iar curenţii de
drenă şi sursă sunt practic egali. Funcţionarea tranzistorului se bazează pe
controlul conductanţei electrice a canalului între drenă şi
sursă, control efectuat
prin tensiunea poartă-sursă.
Curentul de poartă
este atât de mic încât condensatoarele realizate pe
chip-ul de siliciu în cazul memoriilor ROM
(read-only memory), şi care nu au altă cale de descărcare decât poarta tranzistoarelor MOSFET cu care
sunt "citite", Îşi păstrează sarcina
electrică un timp care
ajunge spre zece ani de zile.
Există două
tipuri de tranzistoare MOS: cu canal n (NMOS) sau
canal p (PMOS), iar după principiul de funcţionare
avem tranzistoare cu canal indus (nu
există canal înainte de aplicarea unei anumite tensiuni pe poartă) sau cu canal iniţial
(tensiunea aplicată pe poartă micşorează conductanţa canalului existent). Ar rezulta astfel patru tipuri de tranzistoare MOS. Cu o singură excepţie (utilizată la foarte
înaltă frecvenţă), tranzistoarele MOS sunt
realizate cu canal indus. Dintre acestea, ca tranzistoare discrete sunt preferate cele NMOS, având performanţe mai bune.  Modul lor de comandă
(Fig.3 a) este similar cu acela al tranzistoarelor
bipolar NPN. Pentru tranzistoarele NMOS cu canal
indus se utilizează şi simbolurile speciale din
Fig.2 b).
Fig.3. Modul de comandă al
tranzistoarelor NMOS şi al tranzistoarelor NPN (a) şi conexiunea cu sursă
comună (b).
În afara terminalelor "active" (poarta, sursa şi
drena), tranzistoarele MOSFET mai au un al patrulea terminal, legat la
substratul pe care
a fost construit tranzistorul. Între canal şi
substrat există o joncţiune semiconductoare, reprezentată pe simboluri prin săgeata
desenată pe terminalul
substratului. Sensul săgeţii arată sensul în care această joncţiune
conduce; joncţiunea trebuie însă menţinută întodeauna invers polarizată, altfel ar compromite
funcţionarea tranzistorului. Pentru ca această joncţiune să fie blocată
în orice moment, pentru un tranzistor cu canal
n substratul trebuie
să fie legat la cel mai
coborât potenţial din circuit.
Cea mai utilizată conexiune este
aceea cu sursa
comună porturilor de
intrare şi ieşire, echivalentă cu conexiunea emitor
comun de la tranzistoarele bipolare (Fig.3 b). Cum
sursa este legată la potenţialul cel mai coborât,
substratul a fost legat la sursă.        În
această conexiune, portul
de intrare este între poartă şi sursă iar portul de ieşire este între
drenă şi sursă. 
Există două carateristici: 
de transfer
                                         
de ieşire   
2.3.1. Caracteristica de transfer
Pentru tensiuni suficient de
mari, caracteristica de transfer arată ca în Fig.4
a). Cu tensiune nulă  între poartă si sursă, nu există curent de
drenă; la aplicarea unei
tensiuni pozitive care depăşeşte o anumită valoare
,...



Curs valutar
Euro4,5552
Dolarul american4,2149
Lira Sterlina5,2643
Gramul de aur168,5557
Leul moldovenesc0,2162
Materii referate

Anatomie (61)

Astronomie (61)

Biologie (546)

Chimie (530)

Contabilitate (87)

Design (4)

Diverse (878)

Drept (356)

Ecologie (59)

Economie (520)

Educatie Fizica (2)

Educatie si Invatanmant (2)

Engleza (463)

Filosofie (99)

Fizica (343)

Franceza (25)

Geografie (838)

Germana (40)

Informatica (354)

Istorie (1169)

Italiana (21)

Latina (26)

Literatura (22)

Logica (6)

Management (133)

Marketing (118)

Matematica (114)

Mecanica (13)

Medicina si Farmacie (229)

Muzica (35)

Psihologie (337)

Religie (248)

Romana (2303)

Spaniola (31)

Statistica (17)

Stiinte politice (27)

Turism (64)

Nota explicativa

Informatiile oferite de acuz.net au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica. Va recomandam utilizarea acestora doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale.