Ряд I (слева направо) то 18, то 5, то 66, то 3; ряд II: транзисторы соответствующей мощности в пластмассовых корпусах

В правом столбце указаны типовые примеры максимальной мощности рассеяния, которых можно достичь при температуре корпуса транзистора 25 С. Эти экстремальные значения на практике обеспечить довольно трудно. Если необходимо достичь более высоких мощностей рассеяния, чем при эксплуатации в неподвижном воздухе, применяется радиатор. Благодаря этому значительно уменьшается тепловое сопротивление между корпусом и окружающей средой. Сопротивление R_thL состоит из теплового сопротивления окружающая среда -радиатор и радиатор -корпус транзистора. Поскольку коллекторы мощных транзисторов обычно соединены с корпусом, то для изоляции необходимо использовать слюдяные или окиснобериллиевые пластины Изолирующие пластины все же создают дополнительное тепловое сопротивление. В общем случае Р_j, расчитывают по формуле

где R_th сумма всех тепловых сопротивлений между р-n-переходом и окружающей средой, которая имеет постоянную температуру Числовой пример приведен в разд 15.5.

Рис 449 Допустимая рабочая область транзистора

На рис 4.49, где приведено семейство выходных характеристик, указана допустимая рабочая область транзистора. Она ограничена максимальным коллекторным током Iсмако максимальной мощностью рассеяния Р_j, лавинным пробоем и максимальным напряжением коллектор эмиттер U_CE0.

5. Полевые транзисторы

Полевыми транзисторами называются полупроводниковые элементы, которые в отличие от обычных биполярных транзисторов управляются электрическим полем, т.е. практически без затраты мощности управляющего сигнала.

5.1. Классификация

Различают шесть различных типов полевых транзисторов (FET). Их условные обозначения в электрических схемах представлены на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схемные обозначения полевых транзисторов.

Управляющим электродом транзистора является затвор G. Он позволяет управлять величиной сопротивления между стоком D и истоком S. Управляющим напряжением является напряжение U_GS. Большинство полевых транзисторов являются симметричными, т. е. их свойства не изменяются, если электроды D и S поменять местами. В транзисторах с управляющим переходом затвор отделен от канала DS n-р- или р-n-переходом. При правильной полярности напряжения U_GS диод, образуемый переходом затвор-канал, запирается и изолирует затвор от канала; при противоположной полярности он отпирается. У полевых транзисторов с изолированным затвором, или МОП-транзисторов, затвор отделен от канала DS тонким слоем SiO₂. При таком исполнении транзистора ток через затвор не будет протекать при любой полярности напряжения на затворе. Реальные токи затворов полевых транзисторов с управляющим переходом составляют от 1 пА до 1 нА а для МОП-транзисторов они в средней меньше в 10³ раз. Входные сопротивления для транзисторов с управляющим переходом составляют от 10¹⁰ до 10¹³ Ом, а для МОП-транзисторов-от 10¹³ до 10¹⁵ Ом.

Аналогично делению биполярных транзисторов на р-n-р- и n-р-n-транзисторы полевые транзисторы делятся на р-канальные и n-канальные. У n-канальных полевых транзисторов ток канала становится тем меньше, чем сильнее падает потенциал затвора. У р-канальных полевых транзисторов наблюдается обратное явление. Ниже в основном будут рассматриваться n канальные транзисторы, а р-канальные -лишь в тех случаях, когда на это буду особые причины. Замена n-канальных транзисторов на р-канальные возможна, если поменять знак напряжения питания, а так же соответственно изменить полярности включения используемых в схеме диодов и электролитических конденсаторов.

Через полевые транзисторы с управляющим переходом при напряжении U_GS= 0 протекает наибольший ток стока. Такие транзисторы называют нормально открытыми. Аналогичные свойства имеют МОП-транзисторы обедненного типа. Наоборот, МОП-транзисторы обогащенного типа запираются при величинах U_GS, близких к нулю. Их называют нормально закрытыми. Ток стока протекает через n-канальные МОП-транзисторы обогащенного типа тогда, когда U_GS превышает некоторое положительное значение. Существуют также МОП-транзисторы, промежуточные между транзисторами обедненного и обогащенного типа, в том числе и такие, через которые при U_GS = 0 протекает некоторый средний ток канала.

У n-канальных полевых транзисторов к выводу истока необходимо приложить более отрицательный потенциал, чем к выводу стока. В симметричном n-канальном транзисторе любой из выводов канала,к которому подведен более низкий потенциал, может служить в качестве вывода истока.

В МОП-транзисторах часто делают четвертый вывод от так называемой подложки. Этот электрод, как и затвор, также может выполнять управляющие функции, но он отделен от канала только р-n-переходом. Управляющие свойства подложки обычно не используют, а ее вывод соединяют с выводом истока. Если же требуется два управляющих электрода, то используют так называемые МОП-тетроды или двухзатворные МОП-транзисторы, имеющие два равноценных затвора.