Отговори на въпроси относно полевите транзистори

Устройството и принципът на действие на полевите транзистори

Полевият транзистор е полупроводниково устройство, при което токът се създава само от основните носители на заряд под действието на надлъжно електрическо поле и този ток се контролира от напречно електрическо поле, което се създава от напрежение, приложено към управляващ електрод.

Изходът на полевия транзистор, от който изтичат основните носители на заряд, се нарича източник.

Изходът на полеви транзистор, към който текат основните носители на заряд, се нарича дренаж.

Клемата на полевия транзистор, към който се прилага управляващо напрежение, създаващо напречно електрическо поле, се нарича затвор.

Участъкът на полупроводника, по който се движат основните носители на заряд, между p-n прехода, се нарича канал на полевия транзистор.

Следователно транзисторите с полеви ефект се класифицират в транзистори от тип p или n от тип.

Нека разгледаме принципа на работа, като използваме примера на транзистор с n-тип канал.

1) Uzi = 0; Ic1 = макс;

2) | Uzi | > 0; Ic2> 0; Ic3 = 0

Напрежението винаги се прилага към портата, така че преходите да са затворени. Напрежението между дренажа и източника създава надлъжно електрическо поле, поради което основните носители на заряд се движат през канала, създавайки източен ток.

1) При липса на напрежение на портата, p-n кръстовищата са затворени от собственото си вътрешно поле, ширината им е минимална и ширината на канала е максимална, а източният ток ще бъде максимален.

2) С увеличаване на блокиращото напрежение на портата, ширината на p-n кръстовищата се увеличава, а широчината на канала и източният ток намаляват.

3) При достатъчно високи напрежения на затвора ширината на p-n кръстовищата може да се увеличи толкова много, че да се слеят, токът на източване ще стане нула.

Напрежението на портата, при което източният ток е нула, се нарича прекъсващо напрежение.

Заключение: полевият транзистор е контролирано полупроводниково устройство, тъй като чрез промяна на напрежението на портата можете да намалите изтичащия ток и следователно е обичайно да се казва, че транзисторите с полеви ефект с контролни pn връзки работят само при изчерпване на канала режим.

Как да обясня високия входен импеданс на полеви транзистор?

Защото Тъй като полевият транзистор се управлява от електрическо поле, в управляващия електрод практически няма ток, с изключение на тока на утечка. Следователно, полевите транзистори имат висок входен импеданс, около 10 14 ома.

Какво определя тока на източване на полевия транзистор?

Зависи от приложените напрежения Usi и Usi.

Схеми за превключване на полеви транзистори.

Полевият транзистор може да бъде включен съгласно една от трите основни схеми: с общ източник (OI), общ дренаж (OS) и общ вход (OZ).

На практика най-често се използва схема с OI, подобно на схема на биполярен транзистор с OE. Етапът с общ източник осигурява много висок ток и печалба от мощност. Веригата с OZ е подобна на веригата с OB. Той не осигурява усилване на тока и следователно усилването на мощността в него е в пъти по-малко, отколкото в OI веригата. OZ каскадата има нисък входен импеданс и следователно има ограничено практическо приложение в усилващата технология.

Каква е разликата между полеви транзистор и биполярен?

В полевия транзистор токът се контролира от електрическото поле, генерирано от приложеното напрежение, а не от базовия ток. Следователно в управляващия електрод практически няма ток, с изключение на токове на утечка.

Статичен режим на включване на транзистора. Статични характеристики на полевите транзистори.

Основните характеристики са:

Основната характеристика на затвора (фиг. А) е зависимостта на тока на източване (Ic) от напрежението на затвора (Usi) за транзистори с n-тип канал.

Характеристиката на изтичане (Фиг. Б) е зависимостта на Ic от Използване при постоянно напрежение на порта Ic = f (Използване) при Uz = Const.

Характеристиката на стръмността на запаса. Той показва колко милиампера се променя токът на източване, когато напрежението на портата се промени с 1 V.

Вътрешно съпротивление (или изход) на полевия транзистор

Влиянието на приложените напрежения в контролиран транзистор е илюстрирано на фигурата:

Как влияе натоварването върху източващия ток.

Три основни режима на работа на транзистора.

При различните типове полеви транзистори и при различни външни напрежения, портата може да упражнява два вида въздействия върху канала: в първия случай (например при полеви транзистори с контролен pn преход при напрежения на електродите, съответстващи до фиг. 2-1.5) предотвратява протичането на ток през канал, намалявайки броя на преминаващите през него носители на заряд (този режим се нарича режим на изчерпване на канала), във втория случай (например в MOS транзистори с индуцирана канал, включен в съответствие с фиг. 2-1.7), портата, напротив, стимулира потока на тока през канала, увеличавайки броя на носителите на заряд в потока (режим за обогатяване на канал). Често те просто говорят запостно режимирежим на обогатяване. Имайте предвид, че MOS транзисторите с индуциран канал могат да бъдат в активен режим само в случай на режим за обогатяване на канали, докато за MIS транзистори с вграден канал това може да бъде както режим на обогатяване, така и режим на изчерпване. При транзистори с полеви ефект с управляващ pn-преход опит за прилагане на пристрастие напред към този възел го кара да се отвори и значителен токов поток във веригата на портата. В този случай реалните процеси в транзистора силно зависят от неговия дизайн, почти никога не се документират и са трудни за предвиждане. Следователно не е прието да се говори за режим на обогатяване за полеви транзистори с управляващ преход и е просто безсмислено.

Режим на насищане- характеризира състоянието не на целия транзистор като цяло, както беше при биполярните устройства, а само на проводящия канал между източника и дренажа. Този режим съответства на насищането на канала с основните носители на заряд. Такова явление като наситеността е едно от най-важните физични свойства на полупроводниците. Оказва се, че когато към полупроводниковия канал се подаде външно напрежение, токът в него линейно зависи от това напрежение само до определена граница (напрежение на насищане) и при достигане на тази граница той се стабилизира и остава практически непроменен до разрушаването на структурата. По отношение на полевите транзистори това означава, че когато напрежението на източника на източване надвиши определено прагово ниво, то престава да влияе на тока във веригата. Ако за биполярни транзистори режимът на насищане означава пълна загуба на усилващи свойства, то за транзисторите с полеви ефект това не е така. Тук, напротив, насищането на канала води до увеличаване на усилването и намаляване на нелинейното изкривяване. Докато напрежението източник източник достигне нивото на насищане, токът през канала нараства линейно с увеличаване на напрежението (т.е. се държи по същия начин, както при конвенционален резистор). Авторът не е запознат с установено име за такова състояние на полеви транзистор (когато токът протича през канала, но каналът е ненаситен), ние ще го наречем режим на ненаситен канал (той се използва в аналогови превключватели на полеви транзистори). Режимът на насищане на канала обикновено е нормален, когато транзисторът с полеви ефект е включен в усилващи вериги, поради което в бъдеще, когато обмисляме работата на транзисторите във вериги, няма да се фокусираме върху това, което означава, че има напрежение между източване и източник на транзистора, достатъчни за насищане на канала.

Какво характеризира ключовия режим на работа на транзистора?

Ключът е такъв режим на работа на транзистора, при който той може да бъде напълно отворен или напълно затворен, а междинното състояние, при което компонентът е частично отворен, в идеалния случай липсва. Мощността, която се освобождава в транзистора в статичен режим, е равна на произведението на тока, протичащ през клемите на източника на източване и напрежението, приложено между тези терминали.

В идеалния случай, когато транзисторът е включен, т.е. в режим на насищане неговото съпротивление между клемите за източване на източник клони към нула. Загубата на мощност в отворено състояние е продукт на нулево напрежение от определено количество ток. Значи разсейването на мощността е нула.

В идеалния случай, когато транзисторът е изключен, т.е. в режим на прекъсване неговото съпротивление между клемите за източване на източник клони към безкрайност. Загубата на мощност в затворено състояние е произведение на определена стойност на напрежението от текуща стойност, равна на нула. Следователно загубата на мощност е нула.

Оказва се, че в ключовия режим, в идеалния случай, загубата на мощност на транзистора е нула.

Това, което се нарича усилвател?

Свързване на няколко усилвателя, предназначени да увеличат параметрите на електрически сигнал. Разделени на етапи на предварително усилване и изходни етапи. Първите са предназначени да увеличат нивото на сигнала на напрежението, а изходните етапи са проектирани да получат необходимия ток или мощност на сигнала.