Felt (unipolar) en transistor er en enhet som har tre utganger og styres av påført kontrollelektroden (lukker) Spenning. Regulert strøm flyter gjennom kilde-drain-kretsen.
Ideen om en slik triode oppsto for rundt 100 år siden, men det ble mulig å nærme seg praktisk implementering først i midten av forrige århundre. På 50-tallet av forrige århundre ble konseptet med en felteffekttransistor utviklet, og i 1960 ble den første arbeidsprøven produsert. For å forstå fordelene og ulempene med trioder av denne typen, må du forstå designen deres.
Innhold
FET-enhet
Unipolare transistorer er delt inn i to store klasser i henhold til enheten og produksjonsteknologien. Til tross for likheten mellom kontrollprinsipper, har de designfunksjoner som bestemmer deres egenskaper.
Unipolare trioder med p-n-overgang
Innretningen til en slik feltarbeider er lik enheten til en konvensjonell halvlederdiode og inneholder, i motsetning til den bipolare slektningen, bare én overgang. En p-n-krysstransistor består av en plate av en type leder (for eksempel n), og et innebygd område av en annen type halvleder (i dette tilfellet, p).
N-laget danner en kanal som strøm flyter gjennom mellom kilde- og avløpsterminalene. Portpinnen er koblet til p-området. Hvis en spenning påføres porten som forspenner overgangen i motsatt retning, utvider overgangssonen seg, kanaltverrsnittet, tvert imot, smalner, og motstanden øker. Ved å kontrollere portspenningen kan strømmen i kanalen styres. Transistor kan også utføres med en p-type kanal, da er porten dannet av en n-halvleder.
En av funksjonene til denne designen er den svært store inngangsmotstanden til transistoren. Portstrømmen bestemmes av motstanden til det omvendte forspente krysset, og er ved en konstant strøm på enheter eller titalls nanoampere. På vekselstrøm er inngangsmotstanden satt av krysskapasitansen.
Forsterkningstrinn satt sammen på slike transistorer, på grunn av den høye inngangsmotstanden, forenkler matching med inngangsenheter. I tillegg, under driften av unipolare trioder, er det ingen rekombinasjon av ladningsbærere, og dette fører til en reduksjon i lavfrekvent støy.
I fravær av en forspenning er kanalbredden størst, og strømmen gjennom kanalen er maksimal. Ved å øke spenningen er det mulig å oppnå en slik tilstand av kanalen når den er fullstendig blokkert. Denne spenningen kalles avskjæringsspenningen (Uts).
Dren-strømmen til en FET avhenger av både gate-to-source-spenningen og dren-to-source-spenningen. Hvis spenningen ved porten er fast, med en økning i Us, vokser strømmen først nesten lineært (seksjon ab). Når du går inn i metning, forårsaker en ytterligere økning i spenning praktisk talt ikke en økning i avløpsstrømmen (seksjon bc). Med en økning i blokkeringsspenningsnivået ved porten, oppstår metning ved lavere verdier av Idock.
Figuren viser en familie av drainstrøm vs. spenning mellom source og drain for flere portspenninger. Det er åpenbart at når Us er høyere enn metningsspenningen, avhenger drenstrømmen praktisk talt bare av portspenningen.
Dette er illustrert ved overføringskarakteristikken til en unipolar transistor. Når den negative verdien av portspenningen øker, faller drenstrømmen nesten lineært ned til null når grensespenningsnivået er nådd ved porten.
Unipolare isolerte porttrioder
En annen versjon av felteffekttransistoren er med en isolert port. Slike trioder kalles transistorer. TIR (metall-dielektrisk-halvleder), utenlandsk betegnelse - MOSFET. Tidligere ble navnet tatt MOS (metall-oksid-halvleder).
Substratet er laget av en leder av en viss type ledningsevne (i dette tilfellet n), kanalen er dannet av en halvleder av en annen type ledningsevne (i dette tilfellet, p). Porten er atskilt fra underlaget av et tynt lag av dielektrikum (oksid), og kan påvirke kanalen bare gjennom det genererte elektriske feltet.Ved en negativ portspenning forskyver det genererte feltet elektroner fra kanalområdet, laget blir utarmet og motstanden øker. For p-kanal transistorer, tvert imot, fører påføring av en positiv spenning til en økning i motstand og en reduksjon i strøm.
Et annet trekk ved den isolerte porttransistoren er den positive delen av overføringskarakteristikken (negativ for en p-kanaltriode). Dette betyr at en positiv spenning av en viss verdi kan påføres porten, noe som vil øke avløpsstrømmen. Familien av utgangsegenskaper har ingen grunnleggende forskjeller fra egenskapene til en triode med et p-n-kryss.
Det dielektriske laget mellom porten og underlaget er veldig tynt, så MOS-transistorer fra tidlige produksjonsår (for eksempel innenlands KP350) var ekstremt følsomme for statisk elektrisitet. Høyspenningen trengte gjennom den tynne filmen og ødela transistoren. I moderne trioder tas designtiltak for å beskytte mot overspenning, så statiske forholdsregler er praktisk talt ikke nødvendig.
En annen versjon av den unipolare isolerte porttrioden er den induserte kanaltransistoren. Den har ikke en innebygd kanal; i fravær av spenning ved porten vil ikke strømmen fra kilden til avløpet flyte. Hvis en positiv spenning påføres porten, "trekker" feltet som skapes av den elektroner fra n-sonen til substratet, og skaper en kanal for strømmen til å flyte i området nær overflaten.Fra dette er det klart at en slik transistor, avhengig av typen kanal, styres av en spenning på bare én polaritet. Dette kan sees fra passasjekarakteristikkene.
Det finnes også bi-gate transistorer. De skiller seg fra de vanlige ved at de har to like porter, som hver kan styres av et separat signal, men deres effekt på kanalen oppsummeres. En slik triode kan representeres som to vanlige transistorer koblet i serie.
FET-svitsjekretser
Omfanget av felteffekttransistorer er det samme som for bipolar. De brukes hovedsakelig som forsterkende elementer. Bipolare trioder, når de brukes i forsterketrinn, har tre hovedsvitsjekretser:
- med en felles samler (emitter-følger);
- med en felles base;
- med en felles emitter.
Felteffekttransistorer slås på på lignende måter.
Ordning med felles avløp
Ordning med felles avløp (kildefølger), akkurat som emitterfølgeren på en bipolar triode, gir ikke spenningsforsterkning, men antar strømforsterkning.
Fordelen med kretsen er den høye inngangsimpedansen, men i noen tilfeller er det også en ulempe - kaskaden blir følsom for elektromagnetisk interferens. Om nødvendig kan Rin reduseres ved å slå på motstanden R3.
Felles portkrets
Denne kretsen er lik den for en vanlig base bipolar transistor. Denne kretsen gir god spenningsforsterkning, men ingen strømforsterkning. I likhet med inkludering med en felles base, brukes dette alternativet sjelden.
Felles kildekrets
Den vanligste kretsen for å slå på felttrioder med felles kilde.Forsterkningen avhenger av forholdet mellom motstanden Rc og motstanden i dreneringskretsen (en ekstra motstand kan installeres i dreneringskretsen for å justere forsterkningen), og avhenger også av brattheten til transistorens egenskaper.
Felteffekttransistorer brukes også som en kontrollert motstand. For å gjøre dette velges driftspunktet innenfor den lineære seksjonen. I henhold til dette prinsippet kan en kontrollert spenningsdeler implementeres.
Og på en triode med dobbel port i denne modusen kan du for eksempel implementere en mikser for mottak av utstyr - det mottatte signalet mates til den ene porten og til den andre - lokaloscillatorsignal.
Hvis vi aksepterer teorien om at historien utvikler seg i en spiral, kan vi se et mønster i utviklingen av elektronikk. Når man beveger seg bort fra spenningskontrollerte lamper, har teknologien gått videre til bipolare transistorer, som krever strøm for å kontrollere. Spiralen har gjort en full sving - nå er det dominans av unipolare trioder, som i likhet med lamper ikke krever strømforbruk i kontrollkretser. Det vil sees hvor den sykliske kurven vil føre videre. Så langt er det ikke noe alternativ til felteffekttransistorer.
Lignende artikler:
