1tom170

7. ELEKTRONIKA 342

Rys.7.13. Proces przełączania diody: ładunek przejściowy Rys. 7.14. Dioda Zenera: a) symbol graficzny; 0_rr jest proporcjonalny do pola pod krzywą i*(0    b) charakterystyka napięciowo-prądowa /*(!/*)

Diody pojemnościowe (warikapy). Wykorzystuje się zjawisko pojemności złącza C,, którego szerokość zależy od U_R. Przebieg C,(0_R) przedstawia rys. 7.15. Najważniejszymi parametrami diod pojemnościowych są: pojemność C_r przy zadanym napięciu U_R oraz częstotliwości j_p - 1 MHz, współczynnik k_c = C_r(U_Rl)/C_r{U_R2) oraz U_Rm2x. Parametry diod pojemnościowych: zakres C_r = 2,2^66 pF, U_Rm.^_x = 50 V, k_c= 1,2-t- 6. Diody pojemnościowe służą do automatycznej regulacji częstotliwości i strojenia układów VHF i UHF, tzn. do pracy przy częstotliwości rzędu MHz i GHz.

Diody Schottky’ego są to diody prostownicze ze złączem m-s. Półprzewodnikiem jest najczęściej Si typu n. Stosuje się też czasem GaAs. Metalem jest aluminium Al. chrom Cr, molibden Mo, platyna Pt — zależnie od przewidywanych parametrów prądo-wo-napięciowych. Napięcie progowe diody Schottky‘ego jest mniejsze niż diod krzemowych p-n i wynosi L\jo) = 0,2 -y- 0,4 V. W procesie wyłączania biorą udział tylko elektrony, praktycznie brak czasu opóźnienia wywołanego magazynowaniem nośników, dlatego czasy wyłączania są bardzo krótkie t_rr = 10— 100 ns (diody szybkie). Diody Schottky'ego znajdują zastosowanie zarówno w elektronice sygnałowej (np. układy logiczne szybkie serii TTL-S), jak i w układach energoelektronicznvch: pradv I_f do 300 A. napięcia wsteczne U_R do 100 V.

Odmianą diod ze złączem m-s są diody ostrzowe, w których warstwę metalu zastępuje ostrze metalu. Dzięki temu pojemności złącza są bardzo małe. Diody ostrzowe są stosowane do prostowania małych prądów w.cz. Na rysunku 7.16 przedstawiono przebiegi charakterystyk napięciowo-prądowych obu typów diod ze złączem m-s.

Rys. 7.15. Dioda pojemnościowa (warikap): a) symbol Rys. 7.16. Charakterystyki napięciowo-prądowe diod m-s graficzny; b) zależność pojemności złącza CjiU_R)    1 - Schottky*cgo. 2 — ostrzowej

Modele diody. Przeprowadzając symulację numeryczną układu elektronicznego, właściwości fizyczne elementów czynnych i biernych (R. C — patrz p. 7.4.1) zastępuje się schematami zastępczymi aproksymującymi ich właściwości statyczne i/lub dynamiczne w stopniu adekwatnym do celu analizy układu. Na rysunku 7.17 przedstawiono kilka modeli diod warstwowych stosowanych w symulacji komputerowej.

*)

^rdf, ^rt}R

Rys. 7.1 Modele diod>’: a) dioda idealna, model rezystancyjny (R_y, R_K) = (0, oo); b) model rezystancyjny diody nicidealnej cofc c) inny model rezystancyjny (R_f,R_r); d) model dynamiczny: r — rezystancja dynamiczna,

Cj — pojemność złącza zależna od polaryzacji {C_jR jest funkcją malejącą U_R) 1.1.2S Tranzystory unipolarne (połowę)

Tranzystory unipolarne [7.5; 7.12] są elementami czynnymi trójkońcówkowymi, w których prąd jest spowodowany ruchem nośników większościowych jednego typu: n lub p. Tranzystor unipolarny ma strukturę typu MIS (zob. p. 7.1.1.2 i rys. 7.11). Rozróżnia się dwie odmiany: tranzystory bezzlączowe, czyli z izolowaną bramką G, oznaczane TGFET (ang. Insulaied-Gate Field-Effect Transistor) — w praktyce powszechnie oznaczane MOS

—    oraz złączowe JFET (ang. Junction FET). Omówiono przede wszystkim tranzystory MOS dominujące w produkcji i zastosowaniach tranzystorów unipolarnych, zwłaszcza w układach scalonych średniej i większych skalach integracji.

Na rysunku 7.18 przedstawiono symbole graficzne tranzystorów' MOS z kanałem p (PMOS) i kanałem n (NMOS). Zależnie od konstrukcyjnej realizacji rozróżnia się pracę: z kanałem wzbogacanym w (ang. enhancement modę) i zubożanym z (ang. depletion modę)

—    rzadko stosowane. Właściwości użytkowe (sterowania), tj. charakterystyki przejścia ^b^,:cs) przy U_DS = constfrys. 7.18b) wykazują, że przy U_GS < L\to) tranzystor jest odcięty (zablokowany), bardzo duża rezystancja Rds(offi- rzędu 10¹⁰ fi; w liniow-ym obszarze przewodzenia Uę_S > U(jo) i obszarze nasycenia (rys. 7.18c) Rds(ON) wynosi 10° — 10³ fi. Rezystancja wejściowa R_cs wynosi 10*-r-10¹⁵ fi. Tranzystor MOS jest sterowany napięciem, natomiast tranzystor bipolarny (p. 7.1.2.6)—prądem. Izolowana bramka G ma pojemność C_GS rzędu pF, co trzeba brać pod uwagę przy pracy impulsowej.

Budowa tranzystora MOS jest symetryczna. Podłoże jB jest zwykle na stałe połączone ^e źródłem S. W elektronice sygnałowej najczęściej stosuje się układy o wspólnym źródle

.: charakteryzujące się bardzo dużą rezystancją R,. umiarkowanie dużą rezystancją wejściową R₀, dużym wzmocnieniem napięciowym —(odw'racanie fazy). W układzie ^wS tranzystor wzbogacany NMOS (najczęściej stosowany) jest spolaryzowany dodatnio *⁺ Łos, 4- G_as). tranzystor PMOS — ujemnie. W książce [7.12, p. 7.4] omówiono też układ ° wspólnym drenie WD (tzw. wtórnik źródłowy) — bardzo duża R,. mała R₀ (ogólnie: transformata impedancji), + k_u ^ 1 oraz. układ o wspólnej bramce WG — mała R,, duża +k_u duże. W układach scalonych zamiast rezystora obciążenia R_d stosuje się tranzystor o zwartych G z D (rys. 7.18d). majacy w tym układzie właściwości rezystora stałego.