Поље (једнополарни) транзистор је уређај који има три излаза и контролише се наношењем на контролну електроду (затварач) Волтажа. Регулисана струја тече кроз коло извор-одвод.
Идеја о таквој триоди настала је пре око 100 година, али је постало могуће приступити практичној примени тек средином прошлог века. Педесетих година прошлог века развијен је концепт транзистора са ефектом поља, а 1960. године произведен је први радни узорак. Да бисте разумели предности и недостатке триода овог типа, морате разумети њихов дизајн.
Садржај
ФЕТ уређај
Униполарни транзистори су подељени у две велике класе према уређају и технологији производње. Упркос сличности принципа управљања, они имају карактеристике дизајна које одређују њихове карактеристике.
Униполарне триоде са п-н спојем
Уређај таквог теренског радника сличан је уређају конвенционалног полупроводничка диода и, за разлику од биполарног релативног, садржи само један прелаз. Транзистор п-н споја састоји се од плоче једног типа проводника (на пример, н) и уграђеног региона другог типа полупроводника (у овом случају, п).
Н-слој формира канал кроз који струја тече између терминала извора и одвода. Пин капије је повезан са п-регионом. Ако се на капију примени напон који нагиње прелаз у супротном смеру, онда се прелазна зона шири, попречни пресек канала, напротив, сужава, а његов отпор се повећава. Контролисањем напона капије може се контролисати струја у каналу. Транзистор може се извести и са каналом п-типа, тада се капија формира од н-полупроводника.
Једна од карактеристика овог дизајна је веома велики улазни отпор транзистора. Струја гејта је одређена отпором споја са обрнутом пристрасношћу и има константну струју од јединица или десетина наноампера. На наизменичну струју, улазни отпор је подешен капацитивношћу споја.
Степени појачања састављени на таквим транзисторима, због високог улазног отпора, поједностављују усклађивање са улазним уређајима. Поред тога, током рада униполарних триода не долази до рекомбинације носача наелектрисања, а то доводи до смањења нискофреквентног шума.
У одсуству преднапона, ширина канала је највећа, а струја кроз канал је максимална. Повећањем напона могуће је постићи такво стање канала када је потпуно блокиран. Овај напон се назива напон прекида (Утс).
Струја одвода ФЕТ-а зависи и од напона од капије до извора и од напона одвода до извора. Ако је напон на капији фиксан, са повећањем Ус, струја прво расте скоро линеарно (секција аб). Приликом уласка у засићење, даље повећање напона практично не изазива повећање струје одвода (секција бц). Са повећањем нивоа напона блокирања на капији, долази до засићења при нижим вредностима Идоцк-а.
Слика приказује фамилију струје одвода у односу на напон између извора и одвода за неколико напона капије. Очигледно је да када је Ус већи од напона засићења, струја одвода зависи практично само од напона гејта.
Ово илуструје преносна карактеристика униполарног транзистора. Како се негативна вредност напона на капији повећава, струја одвода опада скоро линеарно на нулу када се ниво напона пресека достигне на капији.
Униполарне изоловане триоде капије
Друга верзија транзистора са ефектом поља је са изолованом капијом. Такве триоде се називају транзистори. ТИР (метал-диелектрик-полупроводник), страна ознака - МОСФЕТ. Раније је узето име МОС (метал-оксид-полупроводник).
Подлога је направљена од проводника одређене врсте проводљивости (у овом случају, н), канал је формиран од полупроводника другачије врсте проводљивости (у овом случају, п). Капија је одвојена од подлоге танким слојем диелектрика (оксида) и може утицати на канал само кроз генерисано електрично поље.При негативном напону гејта, генерисано поље помера електроне из региона канала, слој се исцрпљује, а његов отпор се повећава. За п-каналне транзисторе, напротив, примена позитивног напона доводи до повећања отпора и смањења струје.
Још једна карактеристика транзистора са изолованим затварачем је позитиван део карактеристике преноса (негативан за триоду са п-каналом). То значи да се на капију може применити позитиван напон одређене вредности, што ће повећати струју одвода. Фамилија излазних карактеристика нема фундаменталне разлике од карактеристика триоде са п-н спојем.
Диелектрични слој између капије и подлоге је веома танак, тако да МОС транзистори из раних година производње (нпр. КП350) били су изузетно осетљиви на статички електрицитет. Висок напон је пробио танки филм, уништавајући транзистор. У савременим триодама се предузимају дизајнерске мере за заштиту од пренапона, тако да статичке мере предострожности практично нису потребне.
Друга верзија униполарне изоловане триоде капије је индуковани канални транзистор. Нема уграђени канал; у одсуству напона на капији, струја од извора до одвода неће тећи. Ако се на капију примени позитиван напон, онда поље које ствара "повлачи" електроне из н-зоне супстрата и ствара канал за струју да тече у региону близу површине.Из овога је јасно да се такав транзистор, у зависности од врсте канала, контролише напоном само једног поларитета. То се види из његових пролазних карактеристика.
Постоје и транзистори са два врата. Они се разликују од уобичајених по томе што имају две једнаке капије, од којих се свака може контролисати посебним сигналом, али се њихов ефекат на канал сумира. Таква триода се може представити као два обична транзистора повезана у серију.
ФЕТ склопна кола
Обим транзистора са ефектом поља је исти као и код биполарни. Углавном се користе као ојачавајући елементи. Биполарне триоде, када се користе у степеницама за појачавање, имају три главна склопна кола:
- са заједничким колектором (емитер следбеник);
- са заједничком базом;
- са заједничким емитером.
Транзистори са ефектом поља се укључују на сличан начин.
Шема са заједничким одводом
Шема са заједничким одводом (следбеник извора), баш као емитерски следбеник на биполарној триоди, не обезбеђује појачање напона, већ претпоставља појачање струје.
Предност кола је висока улазна импеданса, али у неким случајевима је и мана - каскада постаје осетљива на електромагнетне сметње. Ако је потребно, Рин се може смањити укључивањем отпорника Р3.
Заједничко коло капије
Ово коло је слично оном код обичног базног биполарног транзистора. Ово коло даје добро појачање напона, али нема појачање струје. Као и укључивање са заједничком базом, ова опција се користи ретко.
Коло заједничког извора
Најчешће коло за укључивање пољске триода са заједничким извором.Његово појачање зависи од односа отпора Рц и отпора у одводном колу (додатни отпорник се може уградити у одводно коло за подешавање појачања), а зависи и од стрмине карактеристика транзистора.
Такође, транзистори са ефектом поља се користе као контролисани отпор. Да бисте то урадили, радна тачка се бира унутар линеарног пресека. По овом принципу може се имплементирати контролисани делилац напона.
А на триоди са двоструком капијом у овом режиму можете имплементирати, на пример, миксер за пријем опреме - примљени сигнал се доводи до једне капије, а до друге - сигнал локалног осцилатора.
Ако прихватимо теорију да се историја развија спирално, можемо уочити образац у развоју електронике. Удаљавајући се од лампи контролисаних напоном, технологија је прешла на биполарне транзисторе, којима је потребна струја за контролу. Спирала је направила пун обрт - сада доминирају униполарне триоде, које, као и лампе, не захтевају потрошњу енергије у управљачким колима. Видеће се куда ће циклична крива даље водити. За сада не постоји алтернатива транзисторима са ефектом поља.
Слични чланци:
