Полевые (униполярные) транзисторы.

Определение: Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, являющийся резистором, сопротивление которого изменяется под действием поперечного электрического поля, создаваемого прилегающим к проводящему объему полупроводника, управляющим электродом (затвором).

Канал p-типа Канал n-типа

Все полевые транзисторы по конструктивным особенностям делятся на две группы:

1) Полевые транзисторы с управляющим р-n-переходом (канальные).

2) Полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП или МОП)

МДП - метал, диэлектрик, полупроводник.

МОП - метал, окисел, полупроводник.

В полевом транзисторе управляемый ток обусловлен движением основных, для данного типа полупроводника, носителей заряда. Область “канал” от которой начинается движение зарядов называется истоком. Область, к которой движутся заряды, называется стоком. Управляющая область называется затвором.

На рисунке 2 затвором является полупроводниковая область р-типа, охватывающая канал сверху и снизу. В рабочем режиме р-n-переход смещен в обратном направлении. Это смещение обеспечивается управляющим напряжением U_ЗИ, полярность напряжение U_СИ выбирается такой, чтобы основные носители тока в канале перемещались в направлении от истока к стоку. Принцип управления током стока заключается в том, что изменяя значение направляющего напряжения U_ЗИ можно регулировать поперечное сечение проводящего канала, и, следовательно, его проводимость. При увеличении обратного напряжения на р-n-переходе поперечное сечение проводящего канала уменьшается, что приводит к уменьшению тока стока (I_С). При некотором напряжении происходит полное перекрытие канала, при этом ток стока равен 0. Напряжение при котором каналы полностью перекрываются называются напряжением отсечки (U_ОТС)

Вольт-амперными характеристиками (ВАХ) полевого транзистора с управляющим р-n-переходом являются:

-проходная (стоко - затворная) характеристика, снятая при фиксированных напряжениях между стоком и истоком.

Стоко-затворная характеристика: это зависимость тока стока от напряжения между затвором и истоком при постоянном напряжении между стоком и истоком. (Для данной характеристики напряжением отсечки является напряжение в 8В).

- выходные снимаются при фиксированных напряжениях между затвором и истоком - это зависимость тока стока от напряжения между стоком и истоком, при постоянном напряжении между затвором и истоком.

Основными параметрами транзистора в режиме усиления (на пологом участке характеристики) является:

1) дифференциальная крутизна стоко - затворных характеристик :

S=I_С / U_ЗИ

U_СИ=const.

2) дифференциальное выходное сопротивление:

R_СИ=U_С / I_С

Параметр S определяется по стоко - затворным характеристикам, а R_СИ по выходным.

Полевые транзисторы с изолированным затвором.

Они имеют структуру металл (М) – диэлектрик (Д)-полупроводник(П)- МДП.

Напряжение, с которого канал начинает пропускать ток называется пороговым (U_ПОР). Стоковая характеристика для МОП -транзисторов выглядят точно так же как и у транзистора с управляющим р-п-переходом.

Электронные усилители.

Электронным усилителем называется устройство повышающие мощность выходного сигнала за счет внешнего источника питания. Основным элементом усилителя является транзистор. В общем случае электрические усилители являются многокаскадные. Отдельные каскады соединяются между собой цепями, по которых передаётся усиливаемый сигнал. Каскады выполняются по схеме с общим эмиттером и общим истоком, с общим коллектором и с общим стоком, с общей базой и общим затвором. Каскады с общим эмиттером и с общим истоком называются усилительными каскадами, с общим коллектором и с общим стоком повторителями напряжения, с общей базой и с общим затвором –повторителями тока.

Cвх

Cвых

Cэ

Rн

Rк

Rб1

Rб2

Rэ

Такая схема из всех возможных обеспечивает наиболее усиление по напряжению, току и мощности. Эта схема усиливает только переменный сигнал из-за того, что связь с источником сигнала и с нагрузкой осуществляется через конденсатор. Свх - входная емкость, предназначенная для передачи переменной составляющей от источника входного сигнала и для предотвращения попадания на вход постоянной составляющей. Rб1, б2- базовые резисторы, включены по схеме делителя напряжения. Они создают необходимый потенциал базы, определяющий положениу рабочей точки транзистора. В зависимости от потенциала базы и рабочей точки, мы получаем вполне определенной ток коллектора (ток покоя транзистора).

Rк- определяет максимальный ток коллектора транзистора, создает нагрузку коллекторной цепи и своей величиной влияет на коэффициент усиления каскада.

Rэ- служит для создания отрицательной обратной связи при постоянном току и для улучшения стабильности положения рабочей точки при изменении температуры.

Сэ - устраняет влияние отрицательной обратной связи на переменную составляющего сигнала.