Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Полевой транзистор – полупроводниковый прибор, в котором сила проходящего через него тока регулируется внешним электрическим полем.
Каждый из типов может быть как с n-каналом, так и с p-каналом. У транзисторов с n-каналом в роли носителей электрического заряда выступают электроны. У транзисторов с p-каналом – дырки.
Обозначение на схемах
На рис. показан полевой транзистор JFET с n-каналом. Область полупроводника n-типа формирует канал между зонами p-типа. Электроды, подключаемые к концам n-канала, называются сток и исток. Полупроводники p-типа электрически соединяются между собой (закорачиваются), и представляют собой один электрод – затвор.
Рис. Устройство полевого транзистора JFET с n-каналом
Вблизи стока и истока находятся области повышенного легирования N+. T. e. зоны с повышенной концентрацией электронов. Это улучшает проводимость канала. Кроме этого, наличие областей N+ ослабляет эффект появления паразитических p-n переходов в случае присоединения проводников из трехвалентного алюминия.
Рис. Упрощенная модель транзистора JFET с n-каналом
Названия электродов сток и исток носят условный характер. Если взять отдельный полевой транзистор, не подключенный к какой-либо схеме, то не будет иметь значения какая ножка корпуса сток, а какая исток. Имя электрода будет зависеть от его расположения в электрической цепи.
Принцип работы
Подключим источник положительного напряжения к стоку, землю к истоку. Затвор также подсоединим к земле (UЗИ = 0). Начнем постепенно повышать напряжение на стоке UСИ. Пока UСИ низкое, ширина канала максимальна. В таком состоянии полевой транзистор ведет себя как обычный проводник. Чем больше напряжение между стоком и истоком UСИ, тем больше ток через канал между стоком и истоком IСИ. Это состояние еще называют омическая область.
Рис. Работа полевого транзистора JFET при UЗИ = 0
При повышении UСИ, в полупроводнике N-типа в зонах PN-перехода постепенно снижается количество свободных электронов – появляется обедненный слой. Этот слой растет несимметрично – больше со стороны стока, поскольку туда подключен источник напряжения. В результате канал сужается настолько, что при дальнейшем повышении UСИ, IСИ будет расти очень незначительно. Это состояние называют режим насыщения.
Когда транзистор находится в режиме насыщения, канал относительно узкий. Достаточно подать небольшое отрицательное напряжение на затвор UЗИ, для того чтобы еще сильнее сузить канал и значительно уменьшить ток IСИ (для транзистора с p-каналом на затвор подается положительное напряжение). Если продолжить понижать UЗИ, канал будет сужаться, пока полностью не закроется, и ток IСИ не прекратится. Значение UЗИ, при котором ток IСИ останавливается, называется напряжение отсечки (UОТС).
Рис. Работа полевого транзистора JFET при UЗИ < 0
Для усиления сигнала полевой транзистор JFET используют в режиме насыщения, так как в этом состоянии вследствие небольших изменений UЗИ сильно меняется IСИ.
Полевой транзистор можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).
Рис. Схемы включения полевых транзисторов
На практике чаще всего применяется схема с ОИ (рис. а), аналогичная схеме на биполярном транзисторе с общим эмиттером (ОЭ). Каскад с общим истоком даёт очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ (рис. б) аналогична схеме с общей базой (ОБ). Она не даёт усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ (рис. в) обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение в усилительной технике.
Параметры
Напряжение отсечки UОТС – один из основных параметров, характеризующих полевой транзистор. При напряжении на затворе, численно равном напряжению отсечки, практически полностью перекрывается канал полевого транзистора, и ток стока при этом стремится к нулю.
Измерение истинного значения напряжения отсечки (при полном перекрытии канала) произвести довольно трудно, так как при этом приходится иметь дело с чрезвычайно малыми токами стока, к тому же зависящими от сопротивления изоляции. В справочных данных на полевые транзисторы всегда указывается, при каком значении тока стока произведены измерения напряжения отсечки. Так, например, для транзисторов КП102 напряжения UОТС получены при токе стока 20 мкА, а у транзистора КП103 – при токе стока 10 мкА.
Ток насыщения (начальный ток стока) IС нач (IС о) в цепи стока транзистора, включённого по схеме с общим истоком, при затворе накоротко замкнутым с истоком (т. е. при Uз.и=0) - характерен лишь для полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.
Крутизна стокозатворной характеристики. Она показывает, на сколько миллиампер изменится ток стока при изменении напряжения на затворе на 1 В.
S = IС нач – IС/UЗИ
где IС – выбранный оптимальный ток стока при котором будет работать полевой транзистор (рис. ).
Рис.
На прямом ее участке, который всегда расположен на графике от 0 до величины Uотс/2 и называется квадратичным, выбирают ток стока IС, при котором полевой транзистор будет работать наиболее эффективно и не вносить нелинейных искажений в работу стандартной схемы линейного усилителя. Обычно это половина квадратичного участка: UОТС/2, тогда UЗИ приблизительно будет равно UОТС/4.
Свойства
Поскольку у полевого транзистора нет управляющего тока, то у него очень высокое входное сопротивление, достигающее сотен ГОм и даже ТОм (против сотен КОм у биполярного транзистора).
Еще полевые транзисторы иногда называют униполярными, поскольку носителями электрического заряда в нем выступают только электроны или только дырки. В работе же биполярного транзистора, как следует из названия, участвует одновременно два типа носителей заряда – электроны и дырки.