31. Польовий транзистор (ПТ) - це транзистор, струм в якому створюють основні носії заряду під дією поздовжнього електричного поля, а керування струмом здійснюється поперечним полем, яке створюється напругою не керуючому електроді. Робота польових транзисторів базується на дрейфі носіїв заряду одного знаку в поздовжньому електричному полі через керований канал n або p типу.

В електричних пристроях використовуються два типи польових транзисторів: з керуючим p-n переходом та з ізольованим затвором.

У технічній літературі розглянутий тип приладів визначають трьома

термінами:

– на основі принципу управління такі прилади зазвичай називають

польовими приладами;

– внаслідок того, що перенесення струму в них забезпечується одним

типом носіїв заряду, поширене інша назва - уніполярні прилади;

– вихідні параметри таких приладів в основному визначаються

властивостями каналу, і можна зустріти термін канальні прилади.

Основними характеристиками польового транзистора є характеристики

передачі – залежність струму стоку від напруги на затворі Ic = f U const Uc ( 3) 

і вихідні характеристики – залежність струму стоку від напруги стоку

Ic = f Uc U  const

3 ( ) .

Типові стічні вольт-амперні характеристики транзистора

Ic = f Uc U  const

3 ( ) показані на рис. 5.1.

На цих характеристиках варто виділити три області: лінійну (при малих напругах Uc ); область насичення, де струм стоку не залежить від Uc ; область пробою, де струм стоку різко зростає з ростом Uc .

МДП-транзистор з вбудованим каналом. Канал може мати провідність як p-типу, так і n-типу. Для визначеності звернемося до транзистора з каналом р-типу. Дамо схематичне зображення структури транзистора (рис. 1.83), умовне графічне позначення транзистора з каналом p-типу (рис. 1.84, а) і з каналом n-типу (рис. 1.84, б). Стрілка, як зазвичай, вказує напрям від шару p до шару n.

Розглянутий транзистор (див. рис. 1.80) може працювати в двох режимах: збіднення та збагачення.

Режиму збіднення відповідає позитивне напруга Uзи. При збільшенні цієї напруги концентрація дірок в каналі зменшується (так як потенціал затвора більше потенціалу витоку), що призводить до зменшення струму стоку.

Якщо напруга Uзи більше напруги відсічення, тобто якщо Uзи> Uзи отс, то канал не існує і струм між витоком і стоком дорівнює нулю.

Режиму збагачення відповідає негативна напруга Uзи. При цьому чим більше модуль зазначеного напруги, тим більше провідність каналу і тим більше струм стоку.

32. Паралельний Коливальний контур. Резонанс струмів. Резонансний підсилювач.

Колива́льний ко́нтур або коливний контур — електричне коло, складене з резистора, ємності та індуктивності, в якому можливі коливання напруги й струму. Коливальні контури широко застосовуються в радіотехніці та електроніці, зокрема в генераторах електричних коливань, в частотних фільтрах. Вони використовуються практично в кожному електротехнічному пристрої.

Резонанс струмів

Розглянемо тепер випадок, коли біля паралельно сполученого конденсатора і котушки опинилися рівними їх реактивні опори, тобто XLL = XC. Якщо ми, як і раніше, вважатимемо, що котушка і конденсатор не володіють активним опором, то при рівності їх реактивних опорів (YL = YC) загальний струм в нерозгалуженій частині кола виявиться рівним нулю, тоді як у вітках протікатимуть рівні струми найбільшої величини. У колі в цьому випадку наступає явище резонансу струмів.

При резонансі струмів діючі значення струмів в кожному розгалуженні, визначаються відношеннями IL = U / XL і IC = U / XC будуть рівні між собою, так XL = ХC.

Висновок, до якого ми прийшли, може здатися на перший погляд досить дивним. Дійсно, генератор навантажений двома опорами, а струму в нерозгалуженій частині кола немає, тоді як в самих опорах протікають рівні і притому найбільші по величині струми.

Пояснюється це поведінкою магнітного поля котушки і електричного поля конденсатора. При резонансі струмів, як і при резонансі напруг відбувається коливання енергії між полем котушки і полем конденсатора. Генератор, об`єднавши одного разу енергію кола, позначається як би ізольованим. Його можна було б зовсім відключити, і струм в розгалуженій частині кола підтримувався б без генератора енергією, яку на самому початку запасло коло. Так само і напруга на затискачах кола залишалася б такою самою, яку розвивав генератор.

Таким чином, і при паралельному з'єднанні котушки індуктивності і конденсатора ми отримали коливальний контур, що відрізняється від описаного вище тільки тим, що генератор, що створює коливання, не включений безпосередньо в контур і контур виходить замкнутим.

Графіки струмів, напруги і потужності в колі при резонансі струмів: а — активний опір дорівнює нулю, коло потужності не споживає; б — коло володіє активним опором, в нерозгалуженій частині кола з'явився струм, коло споживає потужність.

Значення L, С і f, при яких наступає резонанс струмів, визначаються, як і при резонансі напруг (якщо нехтувати активним опором контура), з рівності:

ωL = 1 / ωC

Отже:

fрез = 1 / 2π√LC Lрез = 1 / ω2С Срез = 1 / ω2L

Змінюючи будь-яку з цих трьох величин, можна добитися рівності Xl = Xc, тобто перетворити коло на коливальний контур.

Отже, ми отримали замкнутий коливальний контур, в якому можна викликати електричні коливання, тобто змінний струм. І коли б не активний опір, яким володіє всякий коливальний контур, в ньому безперервно міг би існувати змінний струм. Наявність же активного опору приводить до того, що коливання в контурі поступово затухають і, щоб підтримати їх, необхідне джерело енергії - генератор змінного струму.

У колах несинусоїдального струму резонансні режими можливі для різних гармонійних складових.

Резонанс струмів широко використовується в практиці. Явище резонансу струмів використовується в смугових фільтрах як електрична «пробка», що затримує певну частоту. Оскільки струму з частотою f виявляється значний опір, то і падіння напруги на контурі при частоті f буде максимальним. Ця властивість контура набула назви вибірковість, воно використовується в радіоприймачах для виділення сигналу конкретній радіостанції. Коливальний контур, що працює в режимі резонансу струмів, є одним з основних вузлів електронних генераторов.

Резонансний підсилювач - це підсилювач, в якості навантаження якого використовується коливальний контур. Схема найбільш часто використовується резонансного підсилювача з загальним емітером наведена на рис. 4. Тут в якості колекторної навантаження використовується па ¬ раллельно коливальний контур.

Властивості паралельного коливального контуру використовуються при роботі резонансного підсилювача. Подамо на вхід каскаду напру ¬ ження з частотою ю, рівній резонансній частоті коливального кон ¬ туру. З такою ж частотою буде змінюватися струм коллек ¬ тора, викликаючи коливання в контурі. Як відомо, на резонансній частоті індуктивна і ємнісна складові провідності конту ¬ ра однакові, а їх сума дорівнює нулю:

Отже, змінний струм колектора буде протікати тільки по резисторам Rк і RH. Так як, як правило, Rк >> RH, то більша частина струму надходить на вихід каскаду, створюючи на резистори нагруз ¬ ки RH велику вихідну напругу. Якщо частота вхідного сигналу про більше або менше резонансної частоти wр, то взаємної компен ¬ сації провідностей котушки і конденсатора контуру не відбувається і змінний струм починає відгалужуватися через котушку або конден ¬ саторі, не надійшов на вихід каскаду.

Амплітудно-частотна характеристика резонансного підсилювача наведена на рис. 5. На малюнку відзначені резонансна частота підсилю ¬ теля fp, максимальний коефіцієнт посилення Ко і смуга пропуску ¬ ня підсилювача П, обумовлена ​​за рівнем 0,707 Ko.

Знайдемо основні показники резонансного підсилювача: коефіцієн ¬ ент посилення, АЧХ і смугу пропускання. Використовуючи формулу (7.1.1) для підсилювача з загальним емітером і враховуючи, що провідність па ¬ раллельно контуру дорівнює

отримаємо

де RCH - сумарний опір паралельно з'єднаних Rке, RH "і rке. На резонансній частоті вираження в круглих дужках у знаме ¬ Натела формули (1) дорівнює нулю і модуль коефіцієнта посилення ра ¬ вен К0 = SRCH. Так як резонансний підсилювач використовується на часто ¬ тах поблизу резонансу, то зручно ввести расстройку частоти  w = w - wp. Враховуючи, що  w << wр формулу (1) перетворимо до виду

де Q = RCH / p - добротність контуру, р = wРL / wРC - характе ¬ ристических опір контуру. Модуль отриманого виразу (2) дає АЧХ резонансного підсилювача.

Підставляючи в ліву частину рівності (3) значення АЧХ, відпо ¬ вующее кордоні смуги пропускання (точка А на рис. 5), а в праву частину замість расстройки величину П / 2, отримаємо формулу для смуги пропускання підсилювача

П = fp / Q.

З формули випливає, що смуга пропускання резонансного підсилю ¬ теля при заданій резонансній частоті визначається добротністю коливального контуру. На практиці добротність Q> 10. Тому резонансні підсилювачі, як правило, мають підвищену избира ¬ ності, тобто здатністю пропускати сигнали тільки поблизу резонансної частоти і не пропускати сигнали, частоти яких су ¬ нням відрізняється від частоти резонансу. ФЧХ підсилювачів під ¬ робно розглянуті в книзі [13].

Резонансні підсилювачі широко використовуються в приймачах для виділення і посилення сигналів потрібної радіостанції і придушення сигналів інших радіостанцій. Для підвищення вибірковості у високоякісних резонансних підсилювачах замість найпростішого паралельного коливального контуру використовуються складні поло ¬ сові фільтри, що містять кілька коливальних контурів.