Если на затвор полевого транзи-а подать положительный заряд?

[tohaf]

Пусть будет полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом n-типа.
На схемах показано, что к затвору подключают плюс источника эдс. А минус этого источника подключают к подложке.


1. У положительного полюса батареи есть потенциал по сравнению с бесконечностью, верно? Гальванический элемент ведь формирует отрицательные электроны на одном полюсе и положительные ионы на другом, верно?

2. Если на затвор сообщить положительный заряд (например, коснуться затвора положительно заряженной сферой), то будет ли это действие равносильно подаче напряжения затвор-исток?

[wrest]

Батарея создает разность потенциалов, но сказать что-либо определенное о разности потенциалов между контактами батареи и бесконечностью нельзя - потенциал на обоих контактах может быть как больше так и меньше потенциала бесконечности (или иметь разный знак разности). То есть, батарея как целое может иметь положительный заряд или отрицательный заряд или нулевой. Определенно можно сказать только одно: потенциал одного контакта батареи отличается от потенциала другого на конкретную величину (напряжение батареи).

Вероятно, если уж это зачем-то надо, то потенциалы в практическом плане удобней отсчитывать от "земли", а не какой-то абстрактной бесконечности.

[specialist]

tohaf в сообщении #1283777 писал(а):

2. Если на затвор сообщить положительный заряд (например, коснуться затвора положительно заряженной сферой), то будет ли это действие равносильно подаче напряжения затвор-исток?

Когда вы имеете дело с "нестандартной" задачей и в схеме имеется сложный нелинейный элемент, типа транзистора, простые логические суждения могут привести к неверным выводам. Поэтому откройте Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника за 2008 год, найдите мат. модель полевого транзистора, с учетом различных диффузионных и барьерных емкостей. И уже на основании системы уравнений мат.модели, можно будет сделать выводы.

[AnatolyBa]

tohaf в сообщении #1283777 писал(а):

Если на затвор сообщить положительный заряд (например, коснуться затвора положительно заряженной сферой), то будет ли это действие равносильно подаче напряжения затвор-исток?

В каком-то смысле да, но не совсем. В реальном транзисторе есть утечки, так что однажды сообщенный заряд стечет. ЭДС же будет поддерживать постоянное напряжение.
Кстати, полевые транзисторы, особенно с изолированным затвором, чувствительны к статическому электричеству, заряд с положительно (или отрицательно) заряженных сфер (или не сфер) может с легкостью создать большое напряжение на затворе, что приводит к пробою

[realeugene]

AnatolyBa в сообщении #1283810 писал(а):

В каком-то смысле да, но не совсем. В реальном транзисторе есть утечки, так что однажды сообщенный заряд стечет. ЭДС же будет поддерживать постоянное напряжение.

Да, и ещё в цепях переменного тока нужно учитывать ёмкость затвор-сток, т. е. управляющее напряжение затвор-исток (по которому строят стандатные семейства характеристик транзистора) является функцией не только заряда на затворе.

AnatolyBa в сообщении #1283810 писал(а):

Кстати, полевые транзисторы, особенно с изолированным затвором, чувствительны к статическому электричеству, заряд с положительно (или отрицательно) заряженных сфер (или не сфер) может с легкостью создать большое напряжение на затворе, что приводит к пробою

Во всех дискретных транзисторах, кроме самых высокочастотных, помимо собственно транзистора, присутствует также схема защиты затвора от пробоя.

[Dmitriy40]

realeugene в сообщении #1283921 писал(а):

Во всех дискретных транзисторах, кроме самых высокочастотных, помимо собственно транзистора, присутствует также схема защиты затвора от пробоя.

Очень и очень далеко не во всех. Покажите цитатой из pdf к примеру прямое упоминание этой защиты для распространённого IRFZ44N? Да, в некоторые (например STP5NK50Z) встраивают неполярный стабилитрон между затвором и истоком (и тогда прямо об этом пишут, это существенное достоинство), но их намного меньше обычных, без него, и они часто дороже.
Ещё пример, 2N7002K от PHILIPS защита есть (и об этом прямо написано в pdf), 2N7002E от ONSEMI защиты нет. Хотя транзистор в общем-то один и тот же, у некоторых продавцов они даже не различаются и какой именно поставят - на (не)удачу.

[profrotter]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Механика и Техника»
Причина переноса: в подходящий раздел.

[realeugene]

Dmitriy40 в сообщении #1283966 писал(а):

Покажите цитатой из pdf к примеру прямое упоминание этой защиты для распространённого IRFZ44N?

Пожалуйста:

Цитата:

The device features very low on-state resistance and has integral zener diodes giving ESD protection up to 2kV.

https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sh ... N_Rev1.pdf

Сейчас не всегда пишут про защиту, но, по факту, в полевиках с изолированным затвором она есть всегда кроме самых высокочастотных транзисторов, где дополнительные доли пикофарада существенны, ну а они дохнут от статики при неаккуратном обращении почти сразу.

[Dmitriy40]

Простите, но IRF это Инфинеон, и у него в pdf таких слов нет. Да и схематичное изображение транзисторов разное. Проверять на живых полевиках извините не буду (впрочем, если сейчас будут пара свободных часиков, попробую сжечь STD60N3LH5 от ST, раз уж он без защиты, IRFZ44N жалко, их мало). Потому у меня подозрение что это конкретно Philips улучшает транзисторы (кстати и не только их) и выпускает под теми же обозначениями. Но понадеявшись на наличие защиты и купив Infineon (или ONsemi или ST или других) можно попасть на грабли.

[Dmitriy40]

(Тест полевика)

Dmitriy40 в сообщении #1284022 писал(а):

попробую сжечь STD60N3LH5от ST, раз уж он без защиты,

Результат неоднозначный.
После однократной подачи на затвор 50В (ток оставался нулевым) порог открывания вырос с 2В до 9В.
При повторной подаче и удержании 50В ток затвора стал расти, в течении минуты был порядка 1мА, потом скачком увеличился до сотен мА - т.е. что-то там таки сгорело (что показывают и другие тесты), похоже от перегрева, хотя от 50мВт для 60Вт транзистора это как минимум странно. Но в принципе возможно если защита реализована где-то совсем с краю кристалла и по очень-очень тонким нормам.
Искрового источника у меня нет, как подать 2КВ с конденсатора 150пФ не придумал.
Во всяком случае до 50В никакого стабилитрона в структуре не обнаружено.

Второй экземпляр не сдох, даже порог так и остался 3В. Для него ток затвора был ограничен сильнее и мощность в затвор никогда не превышала 2мВт. Подтверждается предположение о тепловом пробое первого.
Стабилитрона до 50В так и не обнаружено.

[realeugene]

Dmitriy40 в сообщении #1284022 писал(а):

Но понадеявшись на наличие защиты и купив Infineon (или ONsemi или ST или других) можно попасть на грабли.

Если это не СВЧ компоненты, то чтобы попасть на грабли нужно сильно постараться.

Dmitriy40 в сообщении #1284022 писал(а):

Простите, но IRF это Инфинеон, и у него в pdf таких слов нет.

Крупные производители часто лицензируюти друг другу массовые некритичные для их бизнеса компоненты.

Надеюсь, вы понимаете SPICE модели. Модель для этого транзистора от желаемого вами производителя есть тут: http://www.irf.com/part/LEADED-55V-SING ... PB-IRFZ44N Обратите внимание на схему в конце модели, которая измеряет напряжение между стоком и затвором внутреннего полевика (узлы 9 и 7) и после некоторых нелинейных преобразований с моделями диодов генерирует ток между теми же узлами 9 и 7 (элементы FI1, FI2). Что это может быть кроме цепей защиты?

[Dmitriy40]

realeugene в сообщении #1284108 писал(а):

Что это может быть кроме цепей защиты?

Честно говоря не знаю, да и посмотреть не могу. Может модель чего-то паразитного, но почему нелинейно неясно.
Раздумываю не подать ли на затвор 310В из сети (с ограничением тока до десятка мкА) и посмотреть выживет ли ...

[realeugene]

Большинство обычных компонентов рассчитывают и испытывают на 2 kV HBM (Human Body Model). Если полевик переживёт подобный тест, то в нём точно защита есть.
100 пФ заряжают до тестового напряжения и разряжают через 1,5 кОм между выводами компонента.

[SVD-d]

tohaf в сообщении #1283777 писал(а):

Пусть будет полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом n-типа.

Во-первых, выбросите эту картинку. Если в загугленной картинке не нарисована область пространственного заряда (обозначается как ОПЗ), то на неё вредно смотреть. Электроны не притягиваются к области затвора. Они скорей летят от истока к стоку по появившемуся каналу. А канал появился из-за того, что положительный потенциал приводит к инверсии проводимости в области под затвором.

tohaf в сообщении #1283777 писал(а):

2. Если на затвор сообщить положительный заряд (например, коснуться затвора положительно заряженной сферой), то будет ли это действие равносильно подаче напряжения затвор-исток?

Да, конечно будет равносильно. Есть компании, которые делают нормально открытые транзисторы, за счёт того, что встраивают избыточный заряд в слой подзатворного диэлектрика.

[Dmitriy40]

SVD-d в сообщении #1284998 писал(а):

Есть компании, которые делают нормально открытые транзисторы, за счёт того, что встраивают избыточный заряд в слой подзатворного диэлектрика.

Хм, а мне казалось этого добиваются легированием подзатворной области (т.е. самого канала, не изолятора под затвором). Ведь заряд у такого транзистора не утекает, в отличии от flash и dram памяти. Но могу быть и не прав.
Впрочем, в вики картинка для транзистора со встроенным каналом именно такая, подложка легирована до проводимости другого типа и образован канал даже при нулевом управляющем напряжении. Ни про какой заряд, тем более в диэлектрике, речи не идёт. Назвать легирование встраиванием заряда (и не в диэлектрик) - ну, как-то не слишком правильно.