Laukas (vienpolis) tranzistorius yra įtaisas, turintis tris išėjimus ir valdomas naudojant valdymo elektrodą (sklendė) Įtampa. Reguliuojama srovė teka šaltinio-nuleidimo grandine.
Tokio triodo idėja kilo maždaug prieš 100 metų, tačiau praktiškai ją įgyvendinti tapo įmanoma tik praėjusio amžiaus viduryje. Praėjusio amžiaus 50-aisiais buvo sukurta lauko tranzistoriaus koncepcija, o 1960 m. buvo pagamintas pirmasis darbinis pavyzdys. Norėdami suprasti šio tipo triodų pranašumus ir trūkumus, turite suprasti jų dizainą.
Turinys
FET įrenginys
Vienapoliai tranzistoriai skirstomi į dvi dideles klases pagal įrenginį ir gamybos technologiją. Nepaisant valdymo principų panašumo, jie turi dizaino ypatybes, kurios lemia jų charakteristikas.
Vienpoliai triodai su p-n sandūra
Tokio lauko darbininko įtaisas panašus į įprasto puslaidininkinis diodas ir, skirtingai nei dvipolis giminaitis, turi tik vieną perėjimą. P-n sandūros tranzistorius susideda iš vieno tipo laidininko plokštės (pavyzdžiui, n) ir kito tipo puslaidininkio įterptosios srities (šiuo atveju p).
N sluoksnis sudaro kanalą, kuriuo srovė teka tarp šaltinio ir nutekėjimo gnybtų. Vartų kaištis yra prijungtas prie p srities. Jei vartams yra įjungta įtampa, kuri iškreipia perėjimą priešinga kryptimi, pereinamoji zona išsiplečia, kanalo skerspjūvis, priešingai, susiaurėja, o jo varža didėja. Valdant vartų įtampą, galima valdyti srovę kanale. Tranzistorius galima atlikti ir su p tipo kanalu, tuomet vartai formuojami n puslaidininkiu.
Viena iš šios konstrukcijos ypatybių yra labai didelė tranzistoriaus įėjimo varža. Vartų srovę lemia atvirkštinės jungties varža ir ji yra esant pastoviai vienetų arba dešimčių nanoamperų srovei. Esant kintamajai srovei, įėjimo varža nustatoma pagal sankryžos talpą.
Ant tokių tranzistorių surinktos stiprinimo pakopos dėl didelės įvesties varžos supaprastina derinimą su įvesties įrenginiais. Be to, veikiant vienpoliams triodams, nevyksta krūvininkų rekombinacija, o tai lemia žemo dažnio triukšmo sumažėjimą.
Jei nėra poslinkio įtampos, kanalo plotis yra didžiausias, o srovė per kanalą yra didžiausia. Padidinus įtampą, galima pasiekti tokią kanalo būseną, kai jis visiškai užblokuotas. Ši įtampa vadinama ribine įtampa (Uts).
FET nutekėjimo srovė priklauso ir nuo vartų iki šaltinio įtampos, ir nuo nutekėjimo į šaltinį įtampos. Jei įtampa prie vartų yra fiksuota, didėjant Us, srovė pirmiausia auga beveik tiesiškai (ab sekcija). Įeinant į prisotinimą, tolesnis įtampos padidėjimas praktiškai nepadidėja nutekėjimo srovė (bc skyrius). Padidėjus blokavimo įtampos lygiui prie vartų, prisotinimas atsiranda esant mažesnėms Idock vertėms.
Paveikslėlyje parodyta išleidimo srovės šeima ir įtampa tarp šaltinio ir nutekėjimo kelioms užtvarų įtampoms. Akivaizdu, kad kai Us yra didesnė už soties įtampą, nutekėjimo srovė priklauso praktiškai tik nuo vartų įtampos.
Tai iliustruoja vienpolio tranzistoriaus perdavimo charakteristika. Didėjant neigiamai vartų įtampos vertei, nutekėjimo srovė beveik tiesiškai sumažėja iki nulio, kai prie vartų pasiekiamas ribinės įtampos lygis.
Vienpoliai izoliuoti vartų triodai
Kita lauko efekto tranzistoriaus versija yra su izoliuotais užtaisais. Tokie triodai vadinami tranzistoriais. TIR (metalas-dielektrikas-puslaidininkis), užsienio pavadinimas - MOSFETAS. Anksčiau vardas buvo priimtas MOS (metalo oksido puslaidininkis).
Pagrindas pagamintas iš tam tikro laidumo tipo (šiuo atveju n) laidininko, kanalą sudaro kitokio tipo laidumo puslaidininkis (šiuo atveju p). Vartai nuo pagrindo yra atskirti plonu dielektriko (oksido) sluoksniu ir gali paveikti kanalą tik per sukurtą elektrinį lauką.Esant neigiamai vartų įtampai, sukurtas laukas išstumia elektronus iš kanalo srities, sluoksnis išsenka, didėja jo varža. Priešingai, p-kanalo tranzistoriams, naudojant teigiamą įtampą, padidėja atsparumas ir sumažėja srovė.
Kitas izoliuotų vartų tranzistoriaus bruožas yra teigiama perdavimo charakteristikos dalis (neigiama p kanalo triodui). Tai reiškia, kad vartams galima pritaikyti teigiamą tam tikros vertės įtampą, kuri padidins nutekėjimo srovę. Išėjimo charakteristikų šeima neturi esminių skirtumų nuo triodo su p-n sandūra charakteristikų.
Dielektrinis sluoksnis tarp vartų ir pagrindo yra labai plonas, todėl MOS tranzistoriai nuo pirmųjų gamybos metų (pavyzdžiui, buitiniai KP350) buvo itin jautrūs statinei elektrai. Aukšta įtampa pramušė ploną plėvelę, sunaikindama tranzistorių. Šiuolaikiniuose trioduose imamasi projektavimo priemonių, apsaugančių nuo viršįtampių, todėl statinių atsargumo priemonių praktiškai nereikia.
Kita vienpolio izoliuoto vartų triodo versija yra indukuoto kanalo tranzistorius. Jame nėra įmontuoto kanalo, nesant įtampos prie vartų, srovė iš šaltinio į kanalizaciją netekės. Jei vartams taikoma teigiama įtampa, tai jų sukurtas laukas „ištraukia“ elektronus iš pagrindo n zonos ir sukuria kanalą srovei tekėti artimoje paviršiaus srityje.Iš to aišku, kad toks tranzistorius, priklausomai nuo kanalo tipo, valdomas tik vieno poliškumo įtampa. Tai matyti iš jo praėjimo charakteristikų.
Taip pat yra dviejų vartų tranzistorių. Jie skiriasi nuo įprastų tuo, kad turi du vienodus vartus, kurių kiekvienas gali būti valdomas atskiru signalu, tačiau jų poveikis kanalui yra sumuojamas. Toks triodas gali būti pavaizduotas kaip du įprasti tranzistoriai, sujungti nuosekliai.
FET perjungimo grandinės
Lauko efekto tranzistorių taikymo sritis yra tokia pati kaip ir dvipolis. Jie daugiausia naudojami kaip sutvirtinantys elementai. Bipoliniai triodai, naudojami stiprinimo pakopose, turi tris pagrindines perjungimo grandines:
- su bendru kolektoriumi (emiterio sekėjas);
- su bendra baze;
- su bendru emitteriu.
Panašiai įjungiami lauko tranzistoriai.
Schema su bendru nutekėjimu
Schema su bendru nutekėjimu (šaltinio sekėjas), kaip ir bipolinio triodo emiterio sekiklis, neteikia įtampos padidėjimo, bet daro prielaidą, kad srovė stiprinama.
Grandinės privalumas yra didelė įėjimo varža, tačiau kai kuriais atvejais tai yra ir trūkumas – kaskada tampa jautri elektromagnetiniams trukdžiams. Jei reikia, Rin galima sumažinti įjungiant rezistorių R3.
Bendra vartų grandinė
Ši grandinė yra panaši į bendro bazinio bipolinio tranzistoriaus grandinę. Ši grandinė suteikia gerą įtampos padidėjimą, bet ne padidina srovės stiprumą. Kaip ir įtraukimas su bendru pagrindu, ši parinktis naudojama retai.
Bendra šaltinio grandinė
Dažniausiai naudojama lauko triodų įjungimo grandinė su bendru šaltiniu.Jo padidėjimas priklauso nuo varžos Rc santykio su varža nutekėjimo grandinėje (nutekėjimo grandinėje galima sumontuoti papildomą rezistorių, kad būtų galima reguliuoti stiprinimą), taip pat priklauso nuo tranzistoriaus charakteristikų statumo.
Taip pat lauko tranzistoriai naudojami kaip valdoma varža. Norėdami tai padaryti, linijinėje dalyje pasirenkamas veikimo taškas. Pagal šį principą gali būti įgyvendintas valdomas įtampos daliklis.
Ir ant dvigubų vartų triodo šiuo režimu galite įdiegti, pavyzdžiui, įrangos priėmimo maišytuvą - gautas signalas tiekiamas į vienus vartus, o į kitus - vietinio osciliatoriaus signalas.
Jei sutiksime su teorija, kad istorija vystosi spirale, galime pastebėti elektronikos raidos modelį. Tolstant nuo įtampos valdomų lempų, technologijos perėjo prie bipolinių tranzistorių, kuriems valdyti reikia srovės. Spiralė padarė pilną apsisukimą – dabar vyrauja vienpoliai triodai, kuriems, kaip ir lempoms, nereikia energijos sąnaudų valdymo grandinėse. Bus matyti, kur ciklinė kreivė nuves toliau. Kol kas lauko tranzistoriams alternatyvos nėra.
Panašūs straipsniai:
