3 и выходные электроды - сток С и исток И. Стоком называется электрод, к которому поступают носители заряда из канала. Если канал, например, n-типа, то носители заряда, поступающие из канала, — электроны, а полярность напряжения стока положительная. Возможен также четвертый электрод П, который соединяется с пластиной исходного полупроводника — подложкой [1].
На рисунке 3 приведены основные обозначения полевых транзисторов; для сравнения здесь же показаны обозначения биполярных транзисторов.
Рисунок 3-Условные обозначения:
а ~ биполярного транзистора; б — МДП-транзистора с индуцированным каналом; в - ПТУП
МДП-транзисторы с индуцированным каналом (нормально закрытые) имеют пунктирную линию в обозначении канала (рис. 3,6), полевые транзисторы со встроенным каналом (нормально открытые) — сплошную (рис. 3, в). Стрелка в обозначении полевых транзисторов определяет тип канала: направлена к каналу - для канала n-типа и от канала- для р-типа. Практически направление стрелки совпадает с направлением тока стока в стоковом электроде, что позволяет легко определить полярности управляющего (3—И) и выходного (С—И) напряжений. Полярность управляющего и выходного напряжений для МДП-транзистора с индуцированным каналом одинакова, для полевых транзисторов со встроенным каналом- противоположна [1].
Семейство выходных ВАХ МДП-транзистора с индуцированным каналом представлено на рисунке 4
Рисунок 4- Семейство выходных ВАХ МДП-транзистора с индуцированным каналом
Параметром семейства выходных ВАХ МДП-транзистора является напряжение на затворе Uзи с увеличением напряжения Uзи сопротивление канала уменьшается и ток стока Ic возрастает- характеристика идет выше. Можно выделить три основные рабочие области:
1- область отсечки выходного тока: транзистор заперт и в цепи стока протекает малый остаточный ток, обусловленный утечкой и обратным током стокового p-n перехода.
2- активная область (пологая часть выходных ВАХ) - область где выходной ток Ic остается практически неизменным с ростом напряжения Uси.
3- область открытого состояния (крутая часть ВАХ): ток Ic в этой области работы задается внешней цепью.
2.3 МДП-СТРУКТУРА С ИНДУЦИРОВАННЫМ КАНАЛОМ
МДП-структура состоит из полупроводника П — обычно кремний, тонкого слоя диэлектрика Д — чаще всего диоксид кремния, металлической пленки М. Управление выходной мощностью в МДП-структуре сводится к управлению сопротивлением канала, который возникает (индуцируется) под действием поля затвора у поверхности полупроводника П. Можно выделить два основных режима МДП-структуры. Во-первых, режим обеднения, когда у поверхности полупроводника структуры отсутствуют подвижные носители заряда и соответственно сопротивление канала очень большое (канал закрыт); заряд у поверхности полупроводника при этом представляет собой неподвижные ионы обедненной примеси (область пространственного заряда — ОПЗ). Во-вторых, режим инверсии, при котором у поверхности полупроводника индуцируется заряд подвижных носителей (дырок или электронов в зависимости от типа канала), сопротивление канала уменьшается (канал открыт). Чем больше концентрация подвижных носителей, тем меньше сопротивление канала и тем большая мощность передается в нагрузку.
Полевые транзисторы широко применяются в устройствах промышленной электроники: в источниках питания и стабилизаторах, в преобразователях для привода постоянного и переменного тока, в мощных усилителях, в выходных каскадах вычислительных устройств, в системах управления преобразователей и др [1],[2].
3 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДИОДА
Дано: A-0.1 (см), h-200 (мкм), ωб-180 (мкм), Nб-2*1015 (1/см3), Nэ-1018 (1/см3), tб-3 (мкс), RT-11 (K/Ват)
Справочные данные: ni=1.45*1010 (см-3), ε=12, ε0=8,85,*10-14 (Ф/см)
Вычисления
Находим по графикам ρб-удельное сопротивление базы диода и μ-подвижность электронов.
ρб= 2,42 (Ом*см), μn=1290 (см2/(В*с)), μp=470 (см2/(В*с))
Рабочее обратное напряжение находим из условия
где 0,7-коэфициент запаса;
Uл- напряжение лавинного пробоя;
Uпрок-напряжение прокола;
 = 4,8*104 (В)
Uл=86 ρб0,64= 86*2,420,64= 151,50 (В)
Минимальным оказалось Uл, следовательно, Uобр равно:
Uобр=0,7* Uл=0,7*151,50=106,05 (В)
Обратный ток диода рассчитываем при условии, что на диод действует обратное напряжение Uобр:
где М- коэфициент лавинного умножения;
Iog- ток насыщения перехода;
Ir- генерационный ток перехода;
Ток насыщения Iog находим по формуле:
где l- толщина обедненного слоя:
φт= (В) - тепловой потенциал
φк= (В)-контактная разность потенциалов
=  (см)
M=[1-( Uобр/ Uл)5]-1=[1-(106,05/151,50)5]-1=1,202
Генерационный ток перехода Iг:
 (А)
Для нахождения тока насыщения перехода Igo необходимо найти Dh,- коэфициент диффузии дырок в базе:
 (см2/с)
 (A)
Все известно для нахождения Iобр:
Iобр=1,202*(1,14*10-13+3,259*10-9)=3,92*10-9 (А)
Прямой максимальный ток диода и максимальное прямое падение напряжения находим из условия равенства мощности, выделяющейся при протекании тока через диод, и тепловой мощности, отдаваемой в окружающую среду:
Рэл=Ртепл
Электрическая мощность, выделяющаяся при протекании тока:
Рэл=IU(I)
Тепловая мощность, отдаваемая в окружающую среду, определяется перепадом температур между р-п переходом и внешней поверхностью корпуса и тепловым сопротивлением корпуса диода:
Ртепл=(Тр-n-Тк)/RT=(413-300)/11=10,27 (Ват)
Равенство величин Рэл и Ртепл дает уравнение:
IU(I)- (Тр-n-Тк)/RT=0
При U(I) ≈ 1, I≈Ртепл
При U(I) ≈0,79, Im≈13 (А)
Найдем необходимые величины для расчета падения напряжения диода и сопротивления базы Rб:
 ;  (см) ; ώб=
In= (А)
 (Ом)
 (Ом)
Находим падения напряжения диода от найденного максимального тока Im :
 (В)
Максимальная плотность тока:
 (А\см2)
4 РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДИОДА
Прямую ветвь ВАХ рассчитываем с помощью соотношения:
Ug=Up-n+URб,
где- Up-n,URб- падение напряжения соответственно на p-n переходе и на сопротивление базы. Напряжение перехода связано с током соотношением:
 ;
URб=Rб(IМ)I;
Таблица 1
-
I
|
Up-n
|
Urб
|
U
|
0
|
0
|
0
|
0
|
6,00E-06
|
0,4601
|
1,08E-05
|
0,4601
|
5,00E-05
|
0,5150
|
8,98E-05
|
0,5151
|
1,00E-05
|
0,4733
|
1,80E-05
|
0,4733
|
5,00E-04
|
0,5746
|
8,98E-04
|
0,5754
|
1,47E-03
|
0,6025
|
2,64E-03
|
0,6051
|
1,00E-02
|
0,6521
|
1,80E-02
|
0,6700
|
0,055
|
0,6962
|
9,87E-02
|
0,7949
|
Рисунок 5- прямая ВАХ диода
Обратная ветвь ВАХ описывается формулой:
ток насыщения является константой и является равным:
Ig0=1,14*10-13 (А)- по расчетам выше.
Таблица 2
-
Uобр
|
Iг
|
М
|
Iобр
|
106
|
3,26E-09
|
1,201418
|
3,911E-09
|
100
|
3,16E-09
|
1,14322
|
3,615E-09
|
90
|
3,00E-09
|
1,079885
|
3,241E-09
|
80
|
2,83E-09
|
1,042808
|
2,953E-09
|
60
|
2,46E-09
|
1,009837
|
2,480E-09
|
50
|
2,24E-09
|
1,00393
|
2,254E-09
|
20
|
1,44E-09
|
1,00004
|
1,436E-09
|
0
|
0
|
0
|
0
|
Рисунок 6- обратная ВАХ диода
Т емпературную зависимость прямого падения напряжения диода рассчитывают для фиксированного тока IМ:
T,К
|
Ig0(T)
|
300
|
8,28E-10
|
320
|
2,01E-08
|
340
|
4,89E-07
|
360
|
1,19E-05
|
380
|
2,89E-04
|
400
|
7,01E-03
|
420
|
1,70E-01
|
Рисунок 7- Температурная зависимость прямого падения напряжения диода
Температурная зависимость обратного тока рассчитываем для температур в диапазоне
300…420 К.
 ; ∆Т=20˚ К; Т*=10˚ К; α=0,16
Таблица 4
T,К
|
Iобр(T)
|
300
|
1,57E-08
|
320
|
6,27E-08
|
340
|
2,51E-07
|
360
|
1,00E-06
|
380
|
4,01E-06
|
400
|
1,60E-05
|
420
|
6,42E-05
|
|
