1.5 Транзистор көмегімен күшейту

 

n–p–n типті транзисторлы күшейткіш каскадтың сұлбасын қарастырайық (1.7 суретті  қара). Келтірілген сұлба  ортақ электрлі  (ОЭ) сұлба  деп аталады. Себебі, эмиттер сұлбаның кірісі мен шығысы үшін ортақ нүкте болып табылады.

 

1.7сурет

 

Күшейтуге қажетті болатын кіріс кернеуі тербелістер көзі ТК-нен база эмиттер бөлігіне беріледі. Базаға да  E₁ көзден оң ығысу берілген, ол эмиттерлік өткел үшін тура кернеу болып табылады. Коллектор тізбегі (шығыс тізбегі)  E₂ көзден қоректенеді. Күшейтілген шығыс кернеуін алу үшін осы тізбекке  R_н жүктемесі қосылған.

C₁ – үлкен сыйымдылықты конденсатор, E₁-көздің ішкі кедергісінде айнымалы кіріс кернеуінің бөлігінің шығыны болмауы үшін қажет.  C₂ – E₂ көздің кедергісінде күшейтілген шығыс кернеуінің шығыны болмауы үшін қажет.

Транзисторлы күшейткіш каскадтың жұмысы төмендегідей түрде өтеді. E₂ көз кернеуі жүктемес кедергісі мен транзисторлардың ішкі кедергісі r₀ арасында бөлінеді, ол коллектордың тура тогына әсер етеді.

Бұл кедергі жуық шамамен тұрақты ток үшін коллекторлық өткелдің r_к0 кедергісіне тең. Шындығында r_к0 кедергіге тағы да аздаған эмиттерлік өткел кедергісі, сондай-ақ  n– және  p–областар кедергілері қосылады, бірақ бұл кедергілерді есепке алмауға болады.

Егер кіріс тізбегіне тербеліс көзі қосылатын болса, онда оның кернеуі өзгерген кезде эмиттер тогы өзгереді, сонан, коллекторлық өткел кедергісі  r_к0 өзгереді. Сонда, E₂ көз кернеуі  R_ж және  r_к0 арасында қайта бөлінеді. Міне осы кезде R_н жүктеме резисторындағы айнымалы кернеу кіріс айнымалы кернеуінен 10 есе көп болып алынуы мүмкін. Коллектор ток өзгерісі  жуық шамамен эмиттер ток өзгерісіне тең және база ток өзгерісінен көп есе үлкен. Сондықтан, осы берілген сызба бойынша токтың едәуір күшеюі мен қуаттың өте үлкен ұлғаюы алынады.

 

1.6 Өрістік транзисторлар (өт)

 

ӨТ басты артықшылығы жоғары кедергісі болып табылады, яғни олар іс-жүзінде кіріс тізбегінде ток пайдаланбайды. Сонымен қатар, олар биполярлықтарға қарағанда технологиялық жағынан жоғары және арзан, талап етілген параметрлердің жақсы шығуына ие болады.

Жасалу тәсіліне қарай ӨТ n–p ауысумен басқарылатын қондырылған арналы және индукцияланған арналы деп бөледі. Соңғы екі типі бөлектенген транзисторлардың бір түріне жатады.

Басқарушы n– өткелді ӨТ (1.8 суретті қара) арна-бұл n-типті  шалаөткізгіш қабаты  (мүмкін  p-типті болуы) екі n-p-өткел арасына қысылған. Арнаның сыртқы өріске екі шығысы бар: тиек (Т), зарядтар арнаға кіретін шығыс (Б),  құйма (Қ) зарядтар арнадан кіретін кіріс. p-тип қабаттары өздері бір-бірімен жалғанған және сыртқы тізбекке шығатын құйма (Қ) деп аталатын шығысы бар.  Құйма  арнаның көлденең қимасын реттеу үшін жұмыс жасайды. ӨТ ерекшелігі, біртаңбалы негізгі заряд тасымалдаушылар қозғалысы арна бойымен тиектен-бастауға қарай, биполярлық транзистордағы сияқты өткел арқылы болмайды.

                                                 1.8 сурет

 Т және  Б арасында басқаратын кернеу екі  n-p-өткелдер үшін кері болады (Uтб<0). Ол арна бойымен  Uбқ=0 болғанда заряд тасымалдаушылармен біріккен бірөлшемді қабат түзеді.  Uқт өзгерісі  n-p-өткелдер енін өзгертеді, сол арқылы токөткізгіш арнаның қимасын мен оның өткізгіштігін реттейді. Uбқ>0 кернеуі зарядтарымен біріккен қабаттың бірқалыпсыздығын тудырады, арнаның ең аз қимасы сток маңында болады.

Құйманың басқару жұмысын жеткізуші (сток-құйма) сипаттамасы  соңғысында Iқ(Uтб) болса Uбқ=const көрсетіледі.  Iб(Uбқ) жүзінде көбінесе   Uқт =const болған кездегі шығыстың (стокты) сипаттамалары Iқ(Uбқ)  жиі қолданылады, олар арқылы беріліс сипаттамалары  тұрғызылады (1.8 суретті қара)

 

1.9 сурет

 

Қондырылған арналы МДШ-транзисторлар құрылымы металл –диэлектрлік шалаөткізгіш болып келеді. Шалаөткізгіш кристалының бетінде  (p-типті төсеніш) екі n-типті облыс және олардың арасындағы жұқа қосқыш –арна   (1.9 суретке қара) орналасқан.  n-типті  облыстар мынандай шығыстарға ие:  Б - бастау және   С - құйма. Кристалл SiO2 диэлектригінің тотықты жұқа қабатымен жабылған, онда метал тиек  (Т) тізбектен электрлік оқшауланған бастау – құйма орналасқан. Төсеніш бастаумен аспап ішінде қосылады, не сыртқы тізбекке шығысқа ие болады.

Кері потенциал  құймада U_ТБ<0 құйма өрісі электрондарды арнадан p-төсенішке бастау мен құймаға итереді. Арнада электрондардан ажырайды, оның кедергісі артады және құйма тогы азаяды. Осындай режимді кедейлену режимі деп атайды.  I_Қ(Uбқ)сипаттамалары U_ТБ=0 болған кезде қисықтан төмен орналасады (1.9 суретті қара). Егер құймаға  U_ТБ>0 кернеуі берілсе, онда құйма өрісі әсерінен арна  p-төсеніш, бастау, құйма электрондарымен қанығады-бұл байыту режимі деп аталады.

Сонымен, қондырылған арналы МДШ-транзисторы, оның сипаттамалары кедейлену режимінде жұмыс істей алады. 1.9 суретте қондырылған арналы ӨТ құрылымы, шартты графикалық кескіні,  Uбқ=const болғандағы I_Қ(U_ТБ)  және  U_ТБ=const кезіндегі құймалық I_Қ(U_ҚБ) беріліс сипаттамалы келтірілген.

Индукциялық арналы МДШ-транзисторының бастау мен құйма арасында арнайы қондырылған арнасы болмайды, және  U_ТБ=0 болғанда шығыс тогы  I_Қ=0. Арна құймандағы кернеудің оң мәнінде  U_ТБ>0 болғанда  p-төсеніштен, бастау және құйма электрондары легімен индукцияланады. Бұл аспап тек байыту режимінде ғана жұмыс істейді.

Өрістік транзисторлардың тиекті параметрлері Uбқ=const болғанда, қисықтығы  S=DI_Қ/DU_ТБ және U_ТБ=const болған кездегі ішкі (шығыс) кедергісі  Ri=DU_ҚБ/DI_Қ болып табылады.  Кейде үшінші параметр-күшейту коэффициенті  m=DU_БҚ/DU_ТБқолданылады,  I_Қ=const; m=Sri болады.

2 Аналогты құрылғылар сұлбатехникасы

2.1 Дифференциалдық күшейткіш