lauks (vienpolārs) tranzistors ir ierīce, kurai ir trīs izejas un kuru vada, uzliekot uz vadības elektroda (aizvaru) spriegums. Regulēta strāva plūst caur avota-drenāžas ķēdi.
Ideja par šādu triodi radās apmēram pirms 100 gadiem, bet praktiskai īstenošanai kļuva iespējams tikai pagājušā gadsimta vidū. Pagājušā gadsimta 50. gados tika izstrādāta lauka tranzistora koncepcija, un 1960. gadā tika izgatavots pirmais darba paraugs. Lai saprastu šāda veida triožu priekšrocības un trūkumus, jums ir jāsaprot to dizains.
Saturs
FET ierīce
Unipolāri tranzistori ir sadalīti divās lielās klasēs pēc ierīces un ražošanas tehnoloģijas. Neskatoties uz vadības principu līdzību, tiem ir dizaina iezīmes, kas nosaka to īpašības.
Unipolāras triodes ar p-n pāreju
Šāda lauka strādnieka ierīce ir līdzīga parastajai ierīcei pusvadītāju diode un atšķirībā no bipolārā radinieka satur tikai vienu pāreju. P-n savienojuma tranzistors sastāv no viena veida vadītāja plāksnes (piemēram, n) un cita veida pusvadītāja iegultā apgabala (šajā gadījumā p).
N-slānis veido kanālu, caur kuru strāva plūst starp avota un drenāžas spailēm. Vārtu tapa ir savienota ar p-apgabalu. Ja vārtiem tiek pielikts spriegums, kas novirza pāreju pretējā virzienā, tad pārejas zona paplašinās, kanāla šķērsgriezums, gluži pretēji, sašaurinās un tā pretestība palielinās. Kontrolējot vārtu spriegumu, var kontrolēt strāvu kanālā. Tranzistors var veikt arī ar p veida kanālu, tad vārtus veido n-pusvadītājs.
Viena no šī dizaina iezīmēm ir ļoti liela tranzistora ieejas pretestība. Vārtu strāvu nosaka apgrieztā nobīdes krustojuma pretestība, un tā ir nemainīga vienību vai desmitu nanoampēru strāva. Maiņstrāvas gadījumā ieejas pretestību nosaka savienojuma kapacitāte.
Uz šādiem tranzistoriem samontētie pastiprināšanas posmi lielās ieejas pretestības dēļ vienkāršo saskaņošanu ar ievades ierīcēm. Turklāt vienpolāru triožu darbības laikā nenotiek lādiņu nesēju rekombinācija, un tas noved pie zemfrekvences trokšņa samazināšanās.
Ja nav nobīdes sprieguma, kanāla platums ir vislielākais, un strāva caur kanālu ir maksimāla. Palielinot spriegumu, ir iespējams sasniegt šādu kanāla stāvokli, kad tas ir pilnībā bloķēts. Šo spriegumu sauc par atslēgšanas spriegumu (Uts).
FET iztukšošanas strāva ir atkarīga gan no vārtiem-avota sprieguma, gan no kanalizācijas avota sprieguma. Ja spriegums pie vārtiem ir fiksēts, palielinoties Us, strāva vispirms pieaug gandrīz lineāri (ab sadaļa). Ieejot piesātinājumā, turpmāks sprieguma pieaugums praktiski neizraisa drenāžas strāvas palielināšanos (bc sadaļa). Palielinoties bloķēšanas sprieguma līmenim pie vārtiem, piesātinājums notiek pie zemākām Idock vērtībām.
Attēlā parādīta drenāžas strāvas grupa pret spriegumu starp avotu un noteci vairākiem aizbīdņu spriegumiem. Ir skaidrs, ka tad, kad Us ir lielāks par piesātinājuma spriegumu, drenāžas strāva ir atkarīga praktiski tikai no aizslēga sprieguma.
To ilustrē vienpolāra tranzistora pārneses raksturlielums. Palielinoties aizbīdņu sprieguma negatīvajai vērtībai, drenāžas strāva gandrīz lineāri samazinās līdz nullei, kad vārtos tiek sasniegts izslēgšanas sprieguma līmenis.
Vienpolu izolētas vārtu triodes
Vēl viena lauka efekta tranzistora versija ir ar izolētiem vārtiem. Šādas triodes sauc par tranzistoriem. TIR (metāls-dielektrisks-pusvadītājs), ārzemju apzīmējums - MOSFET. Iepriekš vārds tika pieņemts MOS (metāla oksīda pusvadītājs).
Substrāts ir izgatavots no noteikta veida vadītspējas vadītāja (šajā gadījumā n), kanālu veido cita veida vadītspējas pusvadītājs (šajā gadījumā p). Vārtus no pamatnes atdala plāns dielektriķa (oksīda) slānis, un tie var ietekmēt kanālu tikai caur radīto elektrisko lauku.Pie negatīva vārtu sprieguma ģenerētais lauks izspiež elektronus no kanāla apgabala, slānis kļūst noplicināts, un tā pretestība palielinās. P-kanāla tranzistoriem, gluži pretēji, pozitīva sprieguma pielietošana izraisa pretestības palielināšanos un strāvas samazināšanos.
Vēl viena izolētā vārtu tranzistora iezīme ir pārvades raksturlieluma pozitīvā daļa (negatīva p-kanāla triodei). Tas nozīmē, ka vārtiem var pielikt noteiktas vērtības pozitīvu spriegumu, kas palielinās drenāžas strāvu. Izejas raksturlielumu saimei nav būtisku atšķirību no triodes ar p-n pāreju raksturlielumiem.
Dielektriskais slānis starp vārtiem un pamatni ir ļoti plāns, tāpēc MOS tranzistori no pirmajiem ražošanas gadiem (piemēram, vietējiem KP350) bija ārkārtīgi jutīgi pret statisko elektrību. Augstspriegums caurdūra plāno plēvi, iznīcinot tranzistoru. Mūsdienu triodēs tiek veikti projektēšanas pasākumi, lai aizsargātu pret pārspriegumu, tāpēc statiskie piesardzības pasākumi praktiski nav nepieciešami.
Vēl viena vienpolārā izolētā vārtu triodes versija ir inducētais kanāla tranzistors. Tam nav iebūvēta kanāla; ja pie vārtiem nav sprieguma, strāva no avota uz kanalizāciju neplūst. Ja vārtiem tiek pielikts pozitīvs spriegums, tad to radītais lauks “izvelk” elektronus no substrāta n-zonas, un rada kanālu strāvas plūsmai tuvējā virsmas reģionā.No tā ir skaidrs, ka šādu tranzistoru atkarībā no kanāla veida kontrolē tikai vienas polaritātes spriegums. To var redzēt no tā caurbraukšanas īpašībām.
Ir arī divvārtu tranzistori. No parastajiem tie atšķiras ar to, ka tiem ir divi vienādi vārti, no kuriem katru var vadīt ar atsevišķu signālu, bet to ietekme uz kanālu ir summēta. Šādu triodi var attēlot kā divus parastus tranzistorus, kas savienoti virknē.
FET komutācijas shēmas
Lauka efekta tranzistoru darbības joma ir tāda pati kā bipolāri. Tos galvenokārt izmanto kā pastiprinošus elementus. Bipolārajām triodēm, ja tās tiek izmantotas pastiprināšanas posmos, ir trīs galvenās komutācijas ķēdes:
- ar kopīgu kolektoru (izstarotāja sekotājs);
- ar kopīgu pamatni;
- ar kopīgu emitētāju.
Lauka efekta tranzistori tiek ieslēgti līdzīgi.
Shēma ar kopēju kanalizāciju
Shēma ar kopīgu kanalizāciju (avota sekotājs), tāpat kā emitera sekotājs uz bipolārā triodes, nenodrošina sprieguma pastiprinājumu, bet pieņem strāvas pastiprinājumu.
Ķēdes priekšrocība ir lielā ieejas pretestība, bet dažos gadījumos tas ir arī trūkums - kaskāde kļūst jutīga pret elektromagnētiskiem traucējumiem. Ja nepieciešams, Rin var samazināt, ieslēdzot rezistoru R3.
Kopējā vārtu ķēde
Šī shēma ir līdzīga parastā bāzes bipolārā tranzistora shēmai. Šī ķēde nodrošina labu sprieguma pieaugumu, bet bez strāvas pastiprinājuma. Tāpat kā iekļaušana ar kopīgu pamatni, šī opcija tiek izmantota reti.
Kopējā avota ķēde
Visizplatītākā ķēde lauka triožu ieslēgšanai ar kopīgu avotu.Tās pieaugums ir atkarīgs no pretestības Rc attiecības pret pretestību drenāžas ķēdē (drenāžas ķēdē var uzstādīt papildu rezistoru, lai regulētu pastiprinājumu), un tas ir atkarīgs arī no tranzistora raksturlielumu stāvuma.
Arī lauka efekta tranzistori tiek izmantoti kā kontrolēta pretestība. Lai to izdarītu, lineārajā sadaļā tiek izvēlēts darbības punkts. Saskaņā ar šo principu var ieviest kontrolētu sprieguma dalītāju.
Un dubultvārtu triodē šajā režīmā jūs varat ieviest, piemēram, mikseri uztveršanas aprīkojumam - saņemtais signāls tiek padots uz vieniem vārtiem, bet uz citiem - vietējā oscilatora signāls.
Ja mēs pieņemam teoriju, ka vēsture attīstās pa spirāli, mēs varam redzēt elektronikas attīstības modeli. Atkāpjoties no sprieguma kontrolētām lampām, tehnoloģija ir pārgājusi uz bipolāriem tranzistoriem, kuru vadībai nepieciešama strāva. Spirāle ir veikusi pilnu apgriezienu - tagad dominē vienpolu triodes, kas, tāpat kā lampas, neprasa enerģijas patēriņu vadības ķēdēs. Redzēs, kur cikliskā līkne vedīs tālāk. Pagaidām nav alternatīvas lauka efekta tranzistoriem.
Līdzīgi raksti:
