Medan (unipolar) transistor ialah peranti yang mempunyai tiga output dan dikawal dengan digunakan pada elektrod kawalan (pengatup) voltan. Arus terkawal mengalir melalui litar saliran punca.
Idea triod sedemikian timbul kira-kira 100 tahun yang lalu, tetapi ia menjadi mungkin untuk mendekati pelaksanaan praktikal hanya pada pertengahan abad yang lalu. Pada 50-an abad yang lalu, konsep transistor kesan medan telah dibangunkan, dan pada tahun 1960 sampel kerja pertama telah dihasilkan. Untuk memahami kelebihan dan kekurangan triod jenis ini, anda perlu memahami reka bentuk mereka.
Kandungan
peranti FET
Transistor unipolar dibahagikan kepada dua kelas besar mengikut peranti dan teknologi pembuatan. Walaupun persamaan prinsip kawalan, mereka mempunyai ciri reka bentuk yang menentukan ciri-ciri mereka.
Triod unipolar dengan simpang p-n
Peranti pekerja lapangan sedemikian adalah serupa dengan peranti konvensional diod semikonduktor dan, tidak seperti relatif bipolar, mengandungi hanya satu peralihan. Transistor simpang p-n terdiri daripada plat satu jenis konduktor (contohnya, n), dan kawasan terbenam jenis semikonduktor lain (dalam kes ini, p).
Lapisan-N membentuk saluran di mana arus mengalir antara punca dan terminal longkang. Pin pintu disambungkan ke p-region. Jika voltan dikenakan pada pintu yang memincangkan peralihan ke arah yang bertentangan, maka zon peralihan mengembang, keratan rentas saluran, sebaliknya, menyempit, dan rintangannya meningkat. Dengan mengawal voltan get, arus dalam saluran boleh dikawal. Transistor juga boleh dilakukan dengan saluran jenis-p, maka get dibentuk oleh semikonduktor n.
Salah satu ciri reka bentuk ini ialah rintangan input transistor yang sangat besar. Arus get ditentukan oleh rintangan persimpangan pincang songsang, dan berada pada arus malar unit atau berpuluh-puluh nanoampere. Pada arus ulang alik, rintangan input ditetapkan oleh kapasitansi simpang.
Peringkat perolehan yang dipasang pada transistor sedemikian, disebabkan oleh rintangan input yang tinggi, memudahkan pemadanan dengan peranti input. Di samping itu, semasa operasi triod unipolar, tiada penggabungan semula pembawa caj, dan ini membawa kepada penurunan bunyi frekuensi rendah.
Sekiranya tiada voltan pincang, lebar saluran adalah paling besar, dan arus melalui saluran adalah maksimum. Dengan meningkatkan voltan, adalah mungkin untuk mencapai keadaan saluran sedemikian apabila ia disekat sepenuhnya. Voltan ini dipanggil voltan potong (Uts).
Arus saliran FET bergantung kepada kedua-dua voltan get-ke-sumber dan voltan longkang-ke-sumber. Jika voltan pada pintu pagar ditetapkan, dengan peningkatan dalam Kami, arus mula-mula berkembang hampir secara linear (bahagian ab). Apabila memasuki tepu, peningkatan selanjutnya dalam voltan secara praktikal tidak menyebabkan peningkatan arus longkang (bahagian bc). Dengan peningkatan tahap voltan menyekat di pintu masuk, ketepuan berlaku pada nilai Idock yang lebih rendah.
Rajah menunjukkan satu keluarga arus longkang lwn voltan antara punca dan longkang untuk beberapa voltan get. Adalah jelas bahawa apabila Us lebih tinggi daripada voltan tepu, arus longkang bergantung secara praktikal hanya pada voltan pintu.
Ini digambarkan oleh ciri pemindahan transistor unipolar. Apabila nilai negatif voltan get meningkat, arus longkang menurun hampir secara linear ke sifar apabila paras voltan cutoff dicapai pada get.
Triod pintu terlindung unipolar
Satu lagi versi transistor kesan medan adalah dengan pintu terlindung. Triod sedemikian dipanggil transistor. TIR (logam-dielektrik-semikonduktor), sebutan asing - MOSFET. Sebelum ini nama itu diambil MOS (logam-oksida-semikonduktor).
Substrat diperbuat daripada konduktor jenis kekonduksian tertentu (dalam kes ini, n), saluran dibentuk oleh semikonduktor jenis kekonduksian yang berbeza (dalam kes ini, p). Pintu dipisahkan dari substrat oleh lapisan nipis dielektrik (oksida), dan boleh menjejaskan saluran hanya melalui medan elektrik yang dihasilkan.Pada voltan get negatif, medan yang dijana menyesarkan elektron dari kawasan saluran, lapisan menjadi habis, dan rintangannya meningkat. Bagi transistor saluran p, sebaliknya, penggunaan voltan positif membawa kepada peningkatan rintangan dan penurunan arus.
Satu lagi ciri transistor get terlindung ialah bahagian positif ciri pemindahan (negatif untuk triod saluran p). Ini bermakna bahawa voltan positif nilai tertentu boleh digunakan pada pintu, yang akan meningkatkan arus longkang. Keluarga ciri keluaran tidak mempunyai perbezaan asas daripada ciri triod dengan persimpangan p-n.
Lapisan dielektrik antara pintu dan substrat adalah sangat nipis, jadi transistor MOS dari tahun-tahun awal pengeluaran (contohnya, domestik KP350) sangat sensitif kepada elektrik statik. Voltan tinggi menembusi filem nipis, memusnahkan transistor. Dalam triod moden, langkah reka bentuk diambil untuk melindungi daripada lebihan voltan, jadi langkah berjaga-jaga statik secara praktikalnya tidak diperlukan.
Satu lagi versi triod pintu terlindung unipolar ialah transistor saluran teraruh. Ia tidak mempunyai saluran terbina dalam; jika tiada voltan di pintu masuk, arus dari sumber ke longkang tidak akan mengalir. Jika voltan positif dikenakan pada pintu gerbang, maka medan yang dicipta olehnya "menarik" elektron dari zon-n substrat, dan mencipta saluran untuk arus mengalir di kawasan berhampiran permukaan.Dari sini jelas bahawa transistor sedemikian, bergantung pada jenis saluran, dikawal oleh voltan hanya satu kekutuban. Ini dapat dilihat daripada ciri-ciri petikannya.
Terdapat juga transistor dua pintu. Mereka berbeza daripada yang biasa kerana mereka mempunyai dua pintu yang sama, setiap satunya boleh dikawal oleh isyarat yang berasingan, tetapi kesannya pada saluran disimpulkan. Triod sedemikian boleh diwakili sebagai dua transistor biasa yang disambungkan secara bersiri.
Litar pensuisan FET
Skop transistor kesan medan adalah sama dengan bipolar. Mereka digunakan terutamanya sebagai elemen pengukuhan. Triod bipolar, apabila digunakan dalam peringkat penguatan, mempunyai tiga litar pensuisan utama:
- dengan pengumpul biasa (pengikut pemancar);
- dengan asas yang sama;
- dengan pemancar biasa.
Transistor kesan medan dihidupkan dengan cara yang sama.
Skim dengan longkang biasa
Skim dengan longkang biasa (pengikut sumber), sama seperti pengikut pemancar pada triod bipolar, tidak memberikan keuntungan voltan, tetapi menganggap keuntungan semasa.
Kelebihan litar ialah impedans input yang tinggi, tetapi dalam beberapa kes ia juga merupakan kelemahan - lata menjadi sensitif kepada gangguan elektromagnet. Jika perlu, Rin boleh dikurangkan dengan menghidupkan perintang R3.
Litar gerbang biasa
Litar ini serupa dengan transistor bipolar asas biasa. Litar ini memberikan keuntungan voltan yang baik, tetapi tiada keuntungan semasa. Seperti kemasukan dengan asas biasa, pilihan ini jarang digunakan.
Litar sumber biasa
Litar yang paling biasa untuk menghidupkan triod medan dengan sumber yang sama.Keuntungannya bergantung kepada nisbah rintangan Rc kepada rintangan dalam litar saliran (perintang tambahan boleh dipasang dalam litar longkang untuk melaraskan keuntungan), dan juga bergantung kepada kecuraman ciri-ciri transistor.
Juga, transistor kesan medan digunakan sebagai rintangan terkawal. Untuk melakukan ini, titik operasi dipilih dalam bahagian linear. Mengikut prinsip ini, pembahagi voltan terkawal boleh dilaksanakan.
Dan pada triod dua pintu dalam mod ini, anda boleh melaksanakan, sebagai contoh, pengadun untuk menerima peralatan - isyarat yang diterima disalurkan ke satu pintu, dan ke yang lain - isyarat pengayun tempatan.
Jika kita menerima teori bahawa sejarah berkembang dalam lingkaran, kita dapat melihat corak dalam pembangunan elektronik. Beralih daripada lampu terkawal voltan, teknologi telah beralih kepada transistor bipolar, yang memerlukan arus untuk dikawal. Lingkaran telah membuat pusingan penuh - kini terdapat dominasi triod unipolar, yang, seperti lampu, tidak memerlukan penggunaan kuasa dalam litar kawalan. Ia akan dilihat di mana keluk kitaran akan membawa lebih jauh. Setakat ini, tiada alternatif kepada transistor kesan medan.
Artikel yang serupa:
