Terület (egypólusú) A tranzisztor egy olyan eszköz, amelynek három kimenete van, és a vezérlést a vezérlőelektródára helyezzük (redőny) feszültség. Szabályozott áram folyik át a forrás-leeresztő áramkörön.
Egy ilyen trióda ötlete körülbelül 100 évvel ezelőtt merült fel, de a gyakorlati megvalósítás csak a múlt század közepén vált lehetővé. A múlt század 50-es éveiben kidolgozták a térhatású tranzisztor koncepcióját, és 1960-ban elkészítették az első működő mintát. Az ilyen típusú triódák előnyeinek és hátrányainak megértéséhez meg kell értenie a kialakításukat.
Tartalom
FET eszköz
Az unipoláris tranzisztorok két nagy osztályba sorolhatók az eszköz és a gyártási technológia szerint. A szabályozási elvek hasonlósága ellenére olyan tervezési jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek meghatározzák jellemzőiket.
Unipoláris triódák p-n átmenettel
Az ilyen terepmunkás készüléke hasonló a hagyományosokéhoz félvezető dióda és a bipoláris rokontól eltérően csak egy átmenetet tartalmaz. A p-n átmenetes tranzisztor egy típusú vezető lemezéből (például n) és egy másik típusú félvezető (ebben az esetben p) beágyazott tartományából áll.
Az N-réteg egy csatornát képez, amelyen keresztül áram folyik a forrás és a leeresztő kapcsok között. A kapucsap a p-régióval van összekötve. Ha a kapura olyan feszültséget kapcsolunk, amely az átmenetet az ellenkező irányba torzítja, akkor az átmeneti zóna kitágul, a csatorna keresztmetszete éppen ellenkezőleg, szűkül, és az ellenállása nő. A kapufeszültség szabályozásával a csatornában lévő áram szabályozható. Tranzisztor p-típusú csatornával is végrehajtható, ekkor a kaput n-es félvezető alkotja.
Ennek a kialakításnak az egyik jellemzője a tranzisztor nagyon nagy bemeneti ellenállása. A kapuáramot a fordított előfeszítésű csomópont ellenállása határozza meg, és egységnyi vagy több tíz nanoamper állandó áramerősségű. Váltakozó áram esetén a bemeneti ellenállást a csatlakozási kapacitás határozza meg.
Az ilyen tranzisztorokra szerelt erősítési fokozatok a nagy bemeneti ellenállás miatt leegyszerűsítik a bemeneti eszközökkel való illesztést. Ezenkívül az unipoláris triódák működése során nem történik meg a töltéshordozók rekombinációja, és ez az alacsony frekvenciájú zaj csökkenéséhez vezet.
Előfeszítő feszültség hiányában a csatorna szélessége a legnagyobb, és a csatornán áthaladó áram maximális. A feszültség növelésével el lehet érni a csatorna ilyen állapotát, amikor teljesen blokkolva van. Ezt a feszültséget lekapcsolási feszültségnek (Uts) nevezzük.
A FET leeresztő árama mind a kapu-forrás feszültségtől, mind a lefolyó-forrás feszültségtől függ. Ha a kapu feszültsége rögzített, az Us növekedésével az áram először csaknem lineárisan nő (ab szakasz). A telítettség belépésekor a feszültség további növekedése gyakorlatilag nem okozza a leeresztőáram növekedését (bc szakasz). A kapu blokkolási feszültségszintjének növekedésével az Idock alacsonyabb értékeinél telítés lép fel.
Az ábra a leeresztőáram családját mutatja a forrás és a lefolyó közötti feszültség függvényében több kapufeszültség esetén. Nyilvánvaló, hogy amikor Us nagyobb, mint a telítési feszültség, akkor a leeresztőáram gyakorlatilag csak a kapufeszültségtől függ.
Ezt szemlélteti az unipoláris tranzisztor átviteli karakterisztikája. A kapufeszültség negatív értékének növekedésével a leeresztőáram szinte lineárisan lecsökken nullára, amikor a kapunál elérjük a leválasztó feszültségszintet.
Egypólusú szigetelt kaputriódák
A térhatású tranzisztor másik változata szigetelt kapuval rendelkezik. Az ilyen triódákat tranzisztoroknak nevezzük. TIR (fém-dielektrikum-félvezető), idegen megjelölés - MOSFET. Korábban ezt a nevet vették MOS (fém-oxid-félvezető).
A hordozó egy bizonyos típusú vezetőképességű (jelen esetben n) vezetőből készül, a csatornát egy más típusú vezetőképességű (jelen esetben p) félvezető alkotja. A kaput vékony dielektrikum (oxid) réteg választja el a hordozótól, és csak a keletkezett elektromos téren keresztül hathat a csatornára.Negatív kapufeszültség esetén a generált mező kiszorítja az elektronokat a csatorna tartományából, a réteg kimerül, ellenállása megnő. A p-csatornás tranzisztorok esetében éppen ellenkezőleg, a pozitív feszültség alkalmazása az ellenállás növekedéséhez és az áram csökkenéséhez vezet.
A szigetelt kaputranzisztor másik jellemzője az átviteli karakterisztika pozitív része (negatív a p-csatornás triódánál). Ez azt jelenti, hogy a kapura egy bizonyos értékű pozitív feszültség kapcsolható, ami növeli a leeresztő áramot. A kimeneti jellemzők családja alapvetően nem különbözik a p-n átmenetes triódák jellemzőitől.
A kapu és a hordozó közötti dielektromos réteg nagyon vékony, ezért a MOS tranzisztorok a gyártás korai éveiről (például hazai KP350) rendkívül érzékenyek voltak a statikus elektromosságra. A nagy feszültség áttörte a vékony filmet, tönkretéve a tranzisztort. A modern triódákban tervezési intézkedéseket tesznek a túlfeszültség elleni védelem érdekében, így a statikus óvintézkedésekre gyakorlatilag nincs szükség.
Az egypólusú szigetelt kaputrióda másik változata az indukált csatornás tranzisztor. Nincs beépített csatornája, a kapunál feszültség hiányában a forrásból a lefolyóba áramló áram nem fog folyni. Ha a kapura pozitív feszültséget kapcsolunk, akkor az általa létrehozott mező „kihúzza” az elektronokat a hordozó n-zónájából, és csatornát hoz létre az áram áramlásához a felszín közeli tartományban.Ebből világos, hogy egy ilyen tranzisztort a csatorna típusától függően csak egy polaritású feszültség vezérel. Ez látható az áthaladási jellemzőiből.
Vannak kétkapus tranzisztorok is. A megszokottaktól annyiban különböznek, hogy két egyforma kapujuk van, melyek mindegyike külön jellel vezérelhető, de a csatornára gyakorolt hatásuk összegzett. Egy ilyen triódát két sorba kapcsolt hagyományos tranzisztorként lehet ábrázolni.
FET kapcsoló áramkörök
A térhatású tranzisztorok hatóköre ugyanaz, mint a kétpólusú. Főleg megerősítő elemekként használják őket. A bipoláris triódák, ha erősítő fokozatokban használják, három fő kapcsolóáramkörrel rendelkeznek:
- közös gyűjtővel (emitter követő);
- közös alappal;
- közös emitterrel.
A térhatású tranzisztorok bekapcsolása hasonló módon történik.
Séma közös lefolyóval
Séma közös lefolyóval (forráskövető), akárcsak a bipoláris triód emitterkövetője, nem ad feszültségerősítést, hanem áramerősítést feltételez.
Az áramkör előnye a nagy bemeneti impedancia, de bizonyos esetekben hátrány is - a kaszkád érzékennyé válik az elektromágneses interferenciára. Ha szükséges, a Rin csökkenthető az R3 ellenállás bekapcsolásával.
Közös kapu áramkör
Ez az áramkör hasonló egy közös bázisú bipoláris tranzisztorhoz. Ez az áramkör jó feszültségerősítést ad, de nincs áramerősítés. A közös bázisú beépítéshez hasonlóan ezt a lehetőséget is ritkán használják.
Közös forrás áramkör
A leggyakoribb áramkör közös forrású terepi triódák bekapcsolására.Erősítése az Rc ellenállás és a leeresztőkör ellenállásának arányától függ (a leeresztő áramkörbe további ellenállás szerelhető az erősítés beállításához), és a tranzisztor jellemzőinek meredekségétől is függ.
Ezenkívül a térhatású tranzisztorokat szabályozott ellenállásként használják. Ehhez a munkapontot a lineáris szakaszon belül kell kiválasztani. Ezen elv szerint vezérelt feszültségosztó valósítható meg.
És ebben az üzemmódban egy kettős kapus triódán például egy keverőt is beépíthet a vevőberendezéshez - a vett jelet az egyik kapura, a másikra táplálják - helyi oszcillátor jel.
Ha elfogadjuk azt az elméletet, hogy a történelem spirálisan fejlődik, akkor az elektronika fejlődésében mintát láthatunk. A feszültségvezérelt lámpáktól távolodva a technológia a bipoláris tranzisztorok felé mozdult el, amelyek szabályozásához áramra van szükség. A spirál teljes fordulatot tett - most az unipoláris triódák dominálnak, amelyek a lámpákhoz hasonlóan nem igényelnek energiafogyasztást a vezérlőáramkörökben. Majd kiderül, hova vezet tovább a ciklikus görbe. A térhatású tranzisztoroknak egyelőre nincs alternatívája.
Hasonló cikkek:
