Polje (enopolarno) tranzistor je naprava, ki ima tri izhode in se krmili z nanosom na krmilno elektrodo (zaklop) Napetost. Reguliran tok teče skozi tokokrog vir-odtok.
Zamisel o takšni triodi se je pojavila pred približno 100 leti, vendar je bilo mogoče pristopiti k praktični izvedbi šele sredi prejšnjega stoletja. V 50-ih letih prejšnjega stoletja je bil razvit koncept tranzistorja s polnim učinkom, leta 1960 pa je bil izdelan prvi delovni vzorec. Če želite razumeti prednosti in slabosti triod te vrste, morate razumeti njihovo zasnovo.
Vsebina
FET naprava
Unipolarni tranzistorji so glede na napravo in proizvodno tehnologijo razdeljeni v dva velika razreda. Kljub podobnosti načel nadzora imajo oblikovne značilnosti, ki določajo njihove značilnosti.
Unipolarne triode s p-n spojem
Naprava takega terenskega delavca je podobna napravi običajnega polprevodniška dioda in za razliko od bipolarnega sorodnika vsebuje samo en prehod. P-n spojni tranzistor je sestavljen iz plošče ene vrste prevodnika (na primer n) in vdelane regije druge vrste polprevodnika (v tem primeru p).
N-plast tvori kanal, skozi katerega teče tok med priključkoma vira in odtoka. Zatič vrat je povezan s p-območjem. Če se na vrata nanese napetost, ki nagne prehod v nasprotni smeri, se prehodno območje razširi, presek kanala, nasprotno, zoži in njegov upor se poveča. Z nadzorovanjem napetosti vrat je mogoče nadzorovati tok v kanalu. Tranzistor lahko izvedemo tudi s kanalom p-tipa, nato pa vrata tvori n-polprevodnik.
Ena od značilnosti te zasnove je zelo velika vhodna upornost tranzistorja. Tok vrat je določen z upornostjo povratno pristranskega spoja in je pri konstantnem toku enot ali desetin nanoamperov. Pri izmeničnem toku je vhodni upor nastavljen s kapacitivnostjo spoja.
Ojačevalne stopnje, sestavljene na takšnih tranzistorjih, zaradi visoke vhodne upornosti poenostavljajo ujemanje z vhodnimi napravami. Poleg tega med delovanjem unipolarnih triod ni rekombinacije nosilcev naboja, kar vodi do zmanjšanja nizkofrekvenčnega šuma.
V odsotnosti prednapetosti je širina kanala največja, tok skozi kanal pa največji. S povečanjem napetosti je mogoče doseči takšno stanje kanala, ko je popolnoma blokiran. Ta napetost se imenuje izklopna napetost (Uts).
Odtočni tok FET je odvisen tako od napetosti od vrat do vira kot od napetosti od vira do vira. Če je napetost na vratih fiksna, s povečanjem Us tok najprej raste skoraj linearno (odsek ab). Pri vstopu v nasičenje nadaljnje povečanje napetosti praktično ne povzroči povečanja odtočnega toka (odsek bc). S povečanjem nivoja blokirne napetosti na vratih pride do nasičenosti pri nižjih vrednostih Idock.
Slika prikazuje družino tokov odtoka v primerjavi z napetostjo med virom in odtokom za več napetosti vrat. Očitno je, da ko je Us višji od napetosti nasičenja, je odtočni tok odvisen praktično samo od napetosti vrat.
To ponazarja prenosna značilnost unipolarnega tranzistorja. Ko se negativna vrednost napetosti na vratih poveča, odtočni tok pade skoraj linearno na nič, ko je dosežena izklopna napetost na vratih.
Unipolarne izolirane triode za vrata
Druga različica tranzistorja z učinkom polja je z izoliranimi vrati. Takšne triode imenujemo tranzistorji. TIR (kovina-dielektrik-polprevodnik), tuja oznaka - MOSFET. Prej je bilo prevzeto ime MOS (kovinski oksid-polprevodnik).
Substrat je izdelan iz prevodnika določene vrste prevodnosti (v tem primeru n), kanal tvori polprevodnik druge vrste prevodnosti (v tem primeru p). Vrata so od substrata ločena s tanko plastjo dielektrika (oksida) in lahko vplivajo na kanal samo prek ustvarjenega električnega polja.Pri negativni napetosti vrat ustvarjeno polje izpodriva elektrone iz območja kanala, plast se izčrpa in njen upor se poveča. Pri p-kanalnih tranzistorjih, nasprotno, uporaba pozitivne napetosti vodi do povečanja upora in zmanjšanja toka.
Druga značilnost izoliranega tranzistorja z vrati je pozitiven del lastnosti prenosa (negativna za triodo s p-kanalnim kanalom). To pomeni, da se na vrata lahko uporabi pozitivna napetost določene vrednosti, kar bo povečalo odtočni tok. Družina izhodnih značilnosti nima bistvenih razlik od značilnosti triode s p-n spojem.
Dielektrična plast med vrati in substratom je zelo tanka, zato MOS tranzistorji iz zgodnjih let proizvodnje (npr. KP350) so bili izjemno občutljivi na statično elektriko. Visoka napetost je prebila tanek film in uničila tranzistor. V sodobnih triodah so oblikovani ukrepi za zaščito pred prenapetostjo, zato statični previdnostni ukrepi praktično niso potrebni.
Druga različica unipolarne izolirane triode vrat je inducirani kanalski tranzistor. Nima vgrajenega kanala; v odsotnosti napetosti na vratih tok od vira do odtoka ne bo tekel. Če se na vrata nanese pozitivna napetost, potem polje, ki ga ustvari, "vleče" elektrone iz n-cone substrata in ustvari kanal za tok v območju blizu površine.Iz tega je jasno, da tak tranzistor, odvisno od vrste kanala, nadzoruje napetost samo ene polarnosti. To je razvidno iz njegovih značilnosti prehoda.
Obstajajo tudi tranzistorji z dvojnimi vrati. Od običajnih se razlikujejo po tem, da imajo dva enaka vrata, od katerih je vsako mogoče nadzorovati z ločenim signalom, vendar je njihov učinek na kanal povzet. Takšno triodo lahko predstavimo kot dva navadna tranzistorja, povezana zaporedno.
FET stikalna vezja
Obseg tranzistorjev z učinkom polja je enak kot pri bipolarni. Uporabljajo se predvsem kot ojačitveni elementi. Bipolarne triode, kadar se uporabljajo v ojačevalnih stopnjah, imajo tri glavna preklopna vezja:
- s skupnim zbiralnikom (sledilec oddajnika);
- s skupno bazo;
- s skupnim oddajnikom.
Tranzistorji z učinkom polja se vklopijo na podoben način.
Shema s skupnim odtokom
Shema s skupnim odtokom (spremljevalec vira), tako kot sledilec oddajnika na bipolarni triodi, ne zagotavlja napetostnega ojačanja, temveč predvideva tokovni dobiček.
Prednost vezja je visoka vhodna impedanca, v nekaterih primerih pa tudi pomanjkljivost - kaskada postane občutljiva na elektromagnetne motnje. Po potrebi lahko Rin zmanjšate z vklopom upora R3.
Skupno vezje vrat
To vezje je podobno kot pri običajnem bipolarnem tranzistorju. To vezje daje dober dobiček napetosti, vendar brez tokovnega ojačanja. Tako kot vključitev s skupno bazo se tudi ta možnost uporablja redko.
Tokokrog skupnega vira
Najpogostejše vezje za vklop poljske triod s skupnim virom.Njegov dobiček je odvisen od razmerja med uporom Rc in uporom v odtočnem krogu (v odtočno vezje je mogoče namestiti dodaten upor za nastavitev ojačenja), odvisno je tudi od strmine značilnosti tranzistorja.
Prav tako se kot nadzorovana upornost uporabljajo tranzistorji z učinkom polja. V ta namen je znotraj linearnega odseka izbrana delovna točka. Po tem principu je mogoče implementirati krmiljeni napetostni delilnik.
In na triodi z dvojnimi vrati v tem načinu lahko uporabite na primer mešalnik za sprejemno opremo - prejeti signal se dovaja na ena vrata, na druga - signal lokalnega oscilatorja.
Če sprejmemo teorijo, da se zgodovina razvija spiralno, lahko vidimo vzorec v razvoju elektronike. Oddaljevanje od napetostno nadzorovanih svetilk je tehnologija prešla na bipolarne tranzistorje, ki zahtevajo tok za nadzor. Spirala je naredila popoln obrat - zdaj prevladujejo unipolarne triode, ki tako kot svetilke ne zahtevajo porabe energije v krmilnih vezjih. Videlo se bo, kam bo ciklična krivulja vodila naprej. Zaenkrat ni alternative tranzistorjem s polnim učinkom.
Podobni članki:
