При конструюванні схем важливу роль відіграють багато деталей: резистори, транзистори, конденсатори. Разом з цим кожен з них поділяється на певні види. І в рамках статті буде розглянуто польовий транзистор. Що він собою являє? Які існують схеми включення польових транзисторів? І де застосовуються дані прилади?
Польовий Транзистор
Спочатку визначимося з термінологією. Польовий транзистор є напівпровідниковим приладом, через який рухається потік носіїв зарядів. Він регулюється електричним полем поперечного типу, яке, в свою чергу, створюється напругою, що докладено між стоком і затвором або витоком та затвором. Завдяки тому, що принцип функціонування польових транзисторів базується на переміщенні основних носіїв однотипного заряду (дірок або електронів), їх називають униполярными.
На практиці найчастіше використовуються схема включення транзистора із загальним емітером. Справа в тому, що використання в першу чергу витоку дозволяє отримати значне посилення струму і потужності. При цьому, коли використовується схема включення транзистора із загальною базою, не збільшується показник струму. Тому показник потужності збільшується значно менше, ніж у випадку з емітером. Також за ставкою на базу необхідно розуміти, що тоді схема має низький показник вхідного опору. Тому використання такого підходу на практиці сильного обмежена в підсилювальної техніки. Що ж, почнемо розглядати схеми включення польових транзисторів.
Схема із загальним витоком
Витоком називають електрод, через який канал надходять носії основного заряду. Це схема включення польового транзистора, у якого керуючий p-n-перехід використовує дану деталь в загальному режимі.
Схема із загальним стоком
Стоком називають електрод, через який йдуть носії основного заряду. Це схема, де включається польовий транзистор, який має керуючий p-n-перехід та використовує в загальному режимі цю деталь.
Схема із загальним затвором
Затвор – це електрод, який служить для регулювання поперечного перерізу каналу. Перед вами схема, де включений польовий транзистор, у якого керуючий p-n-перехід використовує в загальному режимі цю деталь.
Типи польових транзисторів
Коли орієнтуються за даними деталей електричних схем, то беруть до уваги такі показники: внутрішнє і зовнішнє опір, напруга відсічення і крутизна стокозатворной характеристики. Польові транзистори поділяються на два основних типи:
- Мають р-n-перехід.
- З ізольованим затвором.
Схеми включення транзисторів однакові в обох типахх.
Польовий транзистор з р-n-переходом
Прилад, в якому є керуючий р-n-перехід – це польовий транзистор, де пластина зроблена з напівпровідника одного типу і на протилежних кінцях має електроди (витік і стік). Завдяки їм вона включається в керовану ланцюг. Та, у свою чергу, підключена до третього електрода (який називається затвор) і утворює область, в якій інший тип провідності. Ось такі існують схеми включення транзистора. Якщо пластина має показник n, то буде р. Джерело живлення, що включений у вхідну ланцюг, реалізовує на єдиному переході зворотну напругу. Також сюди включається і підсилювач коливань. Під час зміни вхідної напруги змінюється і зворотне. Провідність каналу буває n – і р-типу. В залежності від неї може змінюватися полярність напруг зсуву на протилежне значення. Схеми включення транзистора дуже сильно залежать від поставленої мети і його характеристик. Даний тип польового транзистора за своїм принципом функціонування аналогічний вакуумному триоду, хоча й існують деякі відмінності. Також їх важливою перевагою є те, що вони володіють низьким рівнем шуму. Це можливо завдяки тому, що не використовується інжекція неосновних носіїв заряду. Також від поверхні напівпровідникового кристала відділяється канал польового транзистора. Схеми включення транзистора на цей процес не впливають.
Польовий транзистор, що має ізольований затвор
Прилад, де є ізольований затвор. Кристал напівпровідника з досить високим питомим опором має дві сильнолегированные області з протилежним типом провідності. Конструктивна особливість даного виду польового транзистора полягає в тому, що затвор відділяється шаром діелектрика від основної частини приладу. На сильнолегованих областях є металеві електроди – стік і джерело. Відстань між ними може становити менше мікрона. Поверхня між витоком і стоком покривається тонким шаром (близько 0,1 мікрометра) діелектрика. Оскільки в якості провідника використовується кремній, то ізолятор – це його діоксид, який вирощується шляхом окислення при високій температурі. На шар діелектрика наносять металевий електрод – затвор. Таке розмаїття призвело до виникнення нової назви – МДП-транзистор. Адже в конструкції використовується метал-діелектрик та напівпровідник. Хоча схеми включення транзисторів від цього не змінюються.
Існує два різновиди польових МДН-транзисторів:
- Індукований канал. Можуть виробляти значне посилення електромагнітних коливань, причому як по потужності, так і по напрузі.
- Вбудований канал. Можуть працювати в 2-х режимах і змінюють статичні характеристики.
Область застосування польового транзистора
КМОП-структури, які будуються з комплементарної пари даних пристроїв і в яких канали різного типу (n – і р-), знайшли широке застосування в аналогових і цифрових інтегральних схемах. За рахунок того, що польові транзистори управляються полем (точніше, розміром величини напруги, яка потрапляє на затвор), а не струмом, що протікає через базу (що можна спостерігати в біполярних транзисторах), відбувається менше споживання енергії. Це актуально для схем стежать і чекають пристроїв, а також там, де необхідно забезпечення малого енергоспоживання та енергозбереження (сплячий режим на телефоні). На відміну від польових схеми включення біполярних транзисторів вимагатимуть більшої енергії, тому не доводиться розраховувати на їх тривалу роботу без джерела постійної енергії. Це одне з найбільш вагомих переваг. Схеми включення біполярних транзисторів, до речі, будуються на більш знайомих більшості радіоаматорів термінах: база, емітер і колектор.
В якості прикладу використання польових транзисторів на практиці можна навести пульт дистанційного управління або наручні кварцові годинники. За рахунок реалізації із застосуванням КМОП-структур дані пристрої можуть похвалитися роботою в декілька років, використовуючи при цьому всього один мініатюрний джерело живлення, такий як акумулятор або батарейка. Ось такі переваги дають схеми включення транзистора. І це ще не межа можливостей їх використання. Завдяки конструктивного вдосконалення польові транзистори все ширше застосовуються в різних радиоустройствах, де вони успішно замінюють біполярні. Оскільки у відкритому стані вони володіють низьким опором, то їх можна зустріти в підсилювачах, які збільшують звукові частоти високої вірності. Використання в радіопередавальної техніки дозволяє збільшувати частоту несучого сигналу і таким чином забезпечувати пристроїв високу завадостійкість. Тому схеми включення транзистора і користуються такою популярністю.
