Польові (уніполярні) транзистори.

Означення:Польовим транзистором називається напівпровідниковий прилад, що є резистором, опір якого змінюється під дією поперечного електричного поля, що створюється прилеглим до провідного об'єму напівпровідника, електродом, яким керує електрод (затвор).

(мал. 1)

Канал p-типу Канал n-типу

Всі польові транзистори за конструктивними властивостями діляться на дві групи:

1) Польові транзистори з р-n-переходом, який управляє (канальні).

2) Польові транзистори з ізольованим затвором (МДН або МОН)

МДН - метал, діелектрик, напівпровідник.

МОН - метал, оксид, напівпровідник.

У польовому транзисторі керований струм зумовлений рухом основних, для даного типу напівпровідника, носіїв заряду. Область “канал” від якої починається рух зарядів називається витоком. Область, до якої рухаються заряди, називається стоком. Область, яка управляє, називається затвором.

На малюнку 2 затвором є напівпровідникова область р-типу, що охоплює канал зверху і знизу. У робочому режимі р-n-перехід зміщений у зворотному напрямі. Цей зсув забезпечується напругою U_зв, яка управляє_, полярність напруга U_св вибирається така, щоб основні носії струму в каналі переміщалися в напрямі від витоку до стоку. Принцип управління струмом стоку полягає в тому, що змінюючи значення направляючої напруги U_зв можна регулювати поперечний перетин провідного каналу, і, отже, його провідність. При збільшенні зворотної напруги на р-n-переході поперечний перетин провідного каналу зменшується, що приводить до зменшення струму стоку (I_С). При деякій напрузі відбувається повне перекриття каналу, при цьому струм стоку дорівнює 0. Напруга, при якому канали повністю перекриваються, називається напругою відсічення (U_відс)

Вольт-амперними характеристиками (ВАХ) польового транзистора з р-n-переходом, який управляє, є:

-прохідна (стоко - затворна) характеристика знята при фіксованій напрузі між стоком і витоком.

Характеристика стоко-затворна: це залежність струму стоку від напруги між затвором і витоком при постійній напрузі між стоком і витоком. (Для даної характеристики напругою відсічення є напруга в 8В).

Вихідні знімаються при фіксованій напрузі між затвором і витоком - це залежність струму стоку від напруги між стоком і витоком, при постійній напрузі між затвором і витоком.

Основними параметрами транзистора в режимі підсилення (на пологій ділянці характеристики) є:

1) диференціальна крутизна стоко – затворної характеристики :

S=I_с / U_зв

U_св=const.

2) диференціальний вихідний опір:

R_св=U_с/ I_с

Параметр S визначається за стоко – затворною характеристикою, а R_св за вихідними.

Польові транзистори з ізольованим затвором.

Вони мають структуру метал (М) – діелектрик (Д)-напівпроводник(Н) - МДН.

Напруга, з якої канал починає пропускати струм називається пороговою (U_ПОР). Стічна характеристика для МОН -транзисторів виглядає так само як і у транзистора з р-п-переходом.

Електронні підсилювачі.

Електронним підсилювачем називається пристрій що підвищує потужність вихідного сигналу за рахунок зовнішнього джерела живлення. Основним елементом підсилювача є транзистор. В основному електричні підсилювачі є багатокаскадні. Окремі каскади з'єднуються між собою колами, по яких передається підсилюваний сигнал. Каскади виконуються за схемою із спільним емітером і спільним витоком, із спільним колектором з спільним стоком, із спільною базою і спільним затвором. Каскади із спільним емітером і з спільним витоком називаються підсилювальними каскадами, із спільним колектором і із спільним стоком повторювачами напруги, із спільною базою і із спільним затвором – повторювачами струму.

Cвх

C_вих

C_е

Rн

Rк

R_б1

R_б2

R_е

Така схема зі всіх можливих забезпечує найбільше посилення по напрузі, струму і потужності. Ця схема підсилює тільки змінний сигнал через те, що зв'язок з джерелом сигналу і з навантаженням здійснюється через конденсатор.

С_вх - вхідну ємність, призначена для передачі змінній складовій від джерела вхідного сигналу і для запобігання попадання на вхід постійної складової.

R_б1,_б2- базові резистори, включені по схемі розподілювача напруги. Вони створюють необхідний потенціал бази, який визначає положення робочої точки транзистора. Залежно від потенціалу бази і робочої точки, ми отримуємо цілком визначений струм колектора (струм спокою транзистора)

R_к- визначає максимальний струм колектора транзистора, створює навантаження колекторного кола і своєю величиною впливає на коефіцієнт підсилення каскаду.

R_е- служить для створення негативного зворотного зв'язку при постійному струму і для поліпшення стабільності положення робочої точки при зміні температури.

С_е - усуває вплив негативного зворотного зв'язку на зміну сигналу.