Транзистор полевой схема включения: Схемы Подключения Полевых Транзисторов — tokzamer.ru

Схемы Подключения Полевых Транзисторов — tokzamer.ru

Схемы включения биполярного транзистора Схемотехники используют следующие схемы подключения: с общей базой, общими электродами эмиттера и включение с общим коллектором Рис. Если пластина имеет показатель n, то будет р.

Что такое транзистор?

Читайте дополнительно: Как правильно сделать смету на электромонтажные работы

Виды транзисторов

Каждая из ветвей отличается на 0.

Изображение схем подключения полевых триодов Практически каждая схема способна работать при очень низких входных напряжениях. Схема включения MOSFET Традиционная, классическая схема включения «мосфет», работающего в режиме ключа открыт-закрыт , приведена на рис 3.

Испытания показали, что транзисторный ключ прекрасно работает, подавая напряжение на нагрузку. Транзисторы управляются напряжением, и в статике не потребляют ток управления.

Если к такому транзистору приложить напряжение, к стоку плюс, а к истоку минус, через него потечет ток большой величины, он будет ограничен только сопротивлением канала, внешними сопротивлениями и внутренним сопротивлением источника питания. Это значит что нужно этого избежать, введя каскад с высоким входным сопротивлением. Среди них можно выделить: биполярные транзисторы с внедрёнными и их схему резисторами; комбинации из двух триодов одинаковых или разных структур в одном корпусе; лямбда-диоды — сочетание двух полевых триодов, образующих участок с отрицательным сопротивлением; конструкции, в которых полевой триод с изолированным затвором управляет биполярным триодом применяются для управления электромоторами. Чтобы на резисторе Rи не выделялась переменная составляющая напряжения, его шунтируют конденсатором Си.

Каскад с общим истоком дает очень большое усиление тока и мощности. Разница потенциалов достигает величины от 0,3 до 0,6 В. Только вот стрелки на условном изображении полевых транзисторов имеют направление, прямо противоположное своим биполярным аналогам.

Это значит что нужно этого избежать, введя каскад с высоким входным сопротивлением. Стабильность при изменении температуры. При некотором напряжении Uси происходит сужение канала, при котором границы обоих р-n- переходов сужаются и сопротивление канала становится высоким. Это возможно благодаря тому, что не используется инжекция неосновных носителей заряда.

Принцип работы триода При обесточивании базы транзистор очень быстро приходит в первоначальное состояние и коллекторный переход закрывается. Поэтому использование такого подхода на практике сильного ограничено в усилительной технике.

Транзистор полевой

При добавлении бора акцептор легированный кремний станет полупроводником с дырочной проводимостью p-Si , то есть в его структуре будут преобладать положительно заряженные ионы. Это главное отличие с точки зрения практики от биполярных транзисторов, которые управляются током.

На рисунке приведен полевой транзистор с каналом p-типа и затвором выполненным из областей n-типа. Опишем подробнее каждую модификацию.

Если изменить величину управляющего тока, то изменится интенсивность образования дырок на базе, что повлечёт за собой пропорциональное изменение амплитуды выходного напряжения, с сохранением частоты сигнала. Среди них можно выделить: биполярные транзисторы с внедрёнными и их схему резисторами; комбинации из двух триодов одинаковых или разных структур в одном корпусе; лямбда-диоды — сочетание двух полевых триодов, образующих участок с отрицательным сопротивлением; конструкции, в которых полевой триод с изолированным затвором управляет биполярным триодом применяются для управления электромоторами. С его ростом расширяются р-n- переходы, уменьшается площадь сечения токопроводящего канала, увеличивается его сопротивление, а, следовательно, уменьшается ток в канале.

Только вот стрелки на условном изображении полевых транзисторов имеют направление, прямо противоположное своим биполярным аналогам. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом Приведено на рис.

См. также: Подключить электричество к участку

Другие популярные статьи

Транзисторы бывают в разных корпусах, с разным количеством выводов, часто в одном корпусе объединяют два транзистора. Транзистор имеет три вывода: исток, сток, затвор. Vgs — управляющее напряжение, Vg-Vs.

Этот принцип используют для усиления сигналов. На конкретной схеме это p-канальный прибор затвор — это n-слой, имеет меньше удельное сопротивление, чем область канала p-слой , а область p-n-перехода в большей степени расположена в p-области по этой причине.

Похожие публикации

Типы полевых транзисторов и их схематическое обозначение. В результате возникают некомпенсированные заряды: в области n-типа — из отрицательных ионов, а в области p-типа из положительных. Схема с общим истоком Истоком называют электрод, через который в канал поступают носители основного заряда. С общим стоком в. МДП — транзисторы выполняют двух типов — со встроенным каналом и с индуцированным каналом.

Полевые транзисторы: типовые схемы включения

Полевые транзисторы, схемы включения и правильная их настройка, именно это является основой корректной работы устройства, в котором задействованы полевые транзисторы. Широкий спектр преимуществ, таких как высокое входное сопротивление, простота изготовления, простота операций и так далее, делает МОП-транзисторы (FET) широко используемыми в различных устройствах, особенно в системах интегральных схем.

Полевые транзисторы — это МОП-транзисторы 2-го поколения после биполярных. Их можно использовать в качестве усилителей в осциллографах, испытательных и измерительных приборах, электронных вольтметрах, а также при коммутации.

Давайте вначале посмотрим подробно на схемы включения FET-транзисторов, варианты которых показаны ниже. В способах включения полевиков в схему нет ничего нового, принцип почти такой же как у биполярных приборах. То есть, существует три основных варианта включения: с общим истоком, с общим стоком или с общим затвором. Но управляются эти два полупроводника по разному: у биполярного прибора базовый ток является управляющим, а у полевого — напряжение затвора.

Полевые транзисторы включенные с общим истоком

Схема подключения полевика с общим истоком, в принципе такая же как и у биполярного прибора включенного с общим эмиттером. Такой тип включения обусловлен возможностью передавать большой ток и мощность, при этом в цепи стока транзистора происходит переворот напряжения фазы.

Сопротивление на входе цепи затвор-исток становится очень высоким, которое насчитывает несколько сотен мОм. Однако его можно уменьшить, если включить в схему дополнительный резистор в разрыв затвора и истока, тем самым гальванически подтянется затвор на общую точку проводов. Такой вариант является защитой МОП-транзистора от электромагнитных наводок.

Номинальное сопротивление резистора защиты Rз может находится в диапазоне 1-3 мОм, а его подбор выполняется таким образом, чтобы этот шунт не мог очень влиять на сопротивление перехода затвор-исток, однако и нельзя позволить возникновению слишком большого напряжения от управляющего p-n перехода, смещенного в обратном направлении.

Значительное сопротивление на входе полевого транзистора, подключенного по схеме с общим истоком, можно считать важным преимуществом относительно других подобных полупроводников, особенно когда его применяют в конструкциях для усиления напряжения и мощности. Во всяком случае общее сопротивление резистора Rc, установленного в цепи стока, как правило больше нескольких килоом не бывает.

Полевые транзисторы включенные с общим стоком

Полевой транзистор с общим стоком, и если сравнивать этот тип подключения с биполярным прибором, то это, не что иное как подключение с общим коллектором. Такой способ подключение в основном применяется в каскадах согласования силовых цепей, и обеспечивать выходное напряжение совпадающее по фазе с входным.

МОП-транзисторы включенные с общим затвором

Полевик с общим затвором — по аналогии с биполярным прибором, будет означать — каскад с общей базой. Токовое усиление здесь отсутствует, соответственно и коэффициент усиления по мощности в несколько крат ниже каскада включенного с общим истоком. В период усиления, напряжение находится в той же фазе, которая является управляющей.

Справедливо считать, что если выходной ток имеет такое же значение как и входной, в таком случае коэффициент токового усиления равняется «1», а коэффициент увеличения напряжения, будет составлять более единицы.

В этом включении имеется особенная характеристика — обратная отрицательная токовая связь в параллели, так как во время увеличения напряжения управления на входе, возможности истока нарастают, а ток стока идет в сторону меньшего значения, следовательно понижает напряжение на установленном резисторе в цепочке истока Rи.

Исходя из выше сказанного можно определить, что в одном случае напряжение на истоковом резисторе увеличивается за счет повышения входящего сигнала, но вместе с тем происходит уменьшение снижение тока в цепи стока — это то, что называется отрицательной обратной связью.

Такое фактическое явление создает более широкий диапазон высоких частот, следовательно схема включения с общим затвором очень распространена в устройствах усиливающих высокочастотное напряжение.

Полевой транзистор

» Electronics Notes

Полевой транзистор (FET) представляет собой активное устройство с тремя выводами, использующее электрическое поле для управления протеканием тока, и имеет высокое входное сопротивление, что полезно во многих цепях.

Полевые транзисторы, полевые транзисторы Включает:
Основные сведения о полевых транзисторах
Технические характеристики полевого транзистора
JFET
МОП-транзистор
МОП-транзистор с двойным затвором
Мощный МОП-транзистор
MESFET / GaAs полевой транзистор
ХЕМТ И ФЕМТ
Технология FinFET
БТИЗ
Карбид кремния, SiC MOSFET
GaN FET / HEMT

Полевой транзистор (FET) является ключевым электронным компонентом, используемым во многих областях электронной промышленности.

Полевой транзистор, используемый во многих схемах, построенных из дискретных электронных компонентов в областях от радиочастотных технологий до управления мощностью и электронного переключения до общего усиления.

Однако в основном полевые транзисторы FET используются в интегральных схемах. В этом приложении схемы на полевых транзисторах потребляют гораздо меньше энергии, чем ИС, использующие технологию биполярных транзисторов. Это позволяет работать очень большим интегральным схемам. Если бы использовалась биполярная технология, потребляемая мощность была бы на несколько порядков выше, а генерируемая мощность была бы слишком велика, чтобы рассеиваться на интегральной схеме.

Помимо использования в интегральных схемах, дискретные версии этих полупроводниковых устройств доступны как в виде электронных компонентов с выводами, так и в виде устройств для поверхностного монтажа.

Типовые полевые транзисторы

Полевой транзистор, история FET

До того, как первые полевые транзисторы были представлены на рынке электронных компонентов, концепция этих полупроводниковых устройств была известна в течение ряда лет. Было много трудностей при реализации этого типа устройства и обеспечении его работы.

Некоторые из ранних концепций полевого транзистора были изложены в статье Лилиенфилда в 1926 г. и в другой статье Хейла в 1935 г.

Следующий фундамент был заложен в 1940-х годах в Bell Laboratories, где была создана исследовательская группа по полупроводникам. Эта группа исследовала ряд областей, относящихся к полупроводникам и полупроводниковой технологии, одной из которых было устройство, которое могло бы модулировать ток, протекающий в полупроводниковом канале, путем размещения электрического поля рядом с ним.

Во время этих ранних экспериментов исследователи не смогли заставить идею работать, превратив свои идеи в другую идею и, в конечном итоге, изобрели другую форму компонента полупроводниковой электроники: биполярный транзистор.

После этого большая часть исследований полупроводников была сосредоточена на улучшении биполярного транзистора, и идея полевого транзистора какое-то время не исследовалась полностью. В настоящее время полевые транзисторы очень широко используются, обеспечивая основной активный элемент во многих интегральных схемах. Без этих электронных компонентов технология электроники сильно отличалась бы от того, чем она является сейчас.

Заметка об изобретении и истории полевого транзистора:

На разработку полевого транзистора ушло много лет. Первые идеи концепции появились в 1928 году, но только в 1960-х годах они стали широко доступны.

Подробнее об изобретении и истории полевого транзистора

Полевой транзистор – основы

Концепция полевого транзистора основана на концепции, согласно которой заряд на близлежащем объекте может притягивать заряды внутри полупроводникового канала. По сути, он работает с использованием эффекта электрического поля — отсюда и название.

Полевой транзистор состоит из полупроводникового канала с электродами на обоих концах, которые называются стоком и истоком.

Управляющий электрод, называемый затвором, расположен в непосредственной близости от канала, чтобы его электрический заряд мог воздействовать на канал.

Таким образом, затвор полевого транзистора управляет потоком носителей (электронов или дырок), протекающим от истока к стоку. Он делает это, контролируя размер и форму проводящего канала.

Полупроводниковый канал, по которому протекает ток, может быть P-типа или N-типа. Это приводит к двум типам или категориям полевых транзисторов, известных как P-канальные и N-канальные полевые транзисторы.

В дополнение к этому есть еще две категории. Увеличение напряжения на затворе может либо истощить, либо увеличить количество носителей заряда, доступных в канале. В результате существуют полевые транзисторы с режимом улучшения и полевые транзисторы с режимом истощения.

Символ цепи соединительного полевого транзистора

Поскольку только электрическое поле управляет током, протекающим в канале, говорят, что устройство работает от напряжения и имеет высокое входное сопротивление, обычно много МОм. Это может быть явным преимуществом по сравнению с биполярным транзистором, который работает от тока и имеет гораздо более низкий входной импеданс.

Переходной полевой транзистор, JFET, работающий ниже насыщения

Схемы FET

Полевые транзисторы широко используются во всех формах электронных схем, от тех, которые используются в схемах с дискретными электронными компонентами, до тех, которые используются в интегральных схемах.

Примечание по конструкции схемы полевого транзистора:

Полевые транзисторы можно использовать во многих типах схем, хотя существуют три основные конфигурации: общий исток, общий сток (истоковый повторитель) и общий затвор. Сама конструкция схемы довольно проста и может быть выполнена довольно легко.

Подробнее о Схема полевого транзистора

Поскольку полевой транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, работающее от напряжения, а не токовое устройство, такое как биполярный транзистор, это означает, что некоторые аспекты схемы сильно отличаются: в частности, схемы смещения. Однако разработка электронных схем с полевыми транзисторами относительно проста — она ​​немного отличается от схемы с использованием биполярных транзисторов.

Используя полевые транзисторы, можно спроектировать такие схемы, как усилители напряжения, буферы или повторители тока, генераторы, фильтры и многое другое, а конструкции схем очень похожи на схемы для биполярных транзисторов и даже термоэмиссионных ламп / вакуумных ламп, хотя схемы смещения другой. Интересно, что клапаны/трубки также являются устройствами, работающими от напряжения, и поэтому их схемы очень похожи, даже с точки зрения устройств смещения.

Тип полевого транзистора

Существует множество способов определения различных типов доступных полевых транзисторов. Различные типы означают, что при проектировании электронной схемы можно выбрать правильный электронный компонент для схемы. Выбрав правильное устройство, можно получить наилучшие характеристики для данной схемы.

Полевые транзисторы

можно разделить на несколько категорий, но некоторые из основных типов полевых транзисторов можно охватить на древовидной диаграмме ниже.

Типы полевых транзисторов

На рынке существует множество различных типов полевых транзисторов, для которых существуют разные названия. Некоторые из основных категорий задерживаются ниже.

• Соединение FET, JFET:   Соединение FET или JFET использует диодный переход с обратным смещением для обеспечения соединения затвора. Структура состоит из полупроводникового канала, который может быть как N-типа, так и P-типа. Затем на канал встраивается полупроводниковый диод таким образом, что напряжение на диоде влияет на канал полевого транзистора.

  Во время работы он имеет обратное смещение, и это означает, что он эффективно изолирован от канала — между ними может протекать только обратный ток диода. JFET — это самый простой тип FET, который был разработан первым. Однако он по-прежнему обеспечивает отличный сервис во многих областях электроники.

  Подробнее о . . . . переходной полевой транзистор, JFET.

• Изолированный затвор FET/МОП-транзистор кремния FET окиси металла:   В MOSFET используется изолированный слой между затвором и каналом. Обычно это формируется из слоя оксида полупроводника.

  Название IGFET относится к любому типу полевого транзистора с изолированным затвором. Наиболее распространенной формой IGFET является кремниевый MOSFET — полевой транзистор на основе оксида металла и кремния. Здесь затвор сделан из слоя металла, нанесенного на оксид кремния, который, в свою очередь, находится на кремниевом канале. МОП-транзисторы широко используются во многих областях электроники, особенно в интегральных схемах.

  Ключевым фактором IGFET / MOSFET является чрезвычайно высокий импеданс затвора, который эти полевые транзисторы могут обеспечить. Тем не менее, будет связанная емкость, и это уменьшит входное сопротивление при повышении частоты.

  Подробнее о . . . . Полевой транзистор на основе оксида металла, полевой МОП-транзистор.

• МОП-транзистор с двумя затворами:   Это особая форма МОП-транзистора с двумя затворами, последовательно расположенными вдоль канала. Это позволяет значительно улучшить производительность, особенно в радиочастотном диапазоне, по сравнению с устройствами с одним затвором.

  Второй затвор МОП-транзистора обеспечивает дополнительную изоляцию между входом и выходом, и в дополнение к этому его можно использовать в таких приложениях, как микширование/умножение.

  Подробнее о . . . . МОП-транзистор с двойным затвором.

• MESFET:  Металл-кремниевый полевой транзистор обычно изготавливается с использованием арсенида галлия и часто называется GaAs FET. Часто полевые транзисторы GaAs используются для радиочастотных приложений, где они могут обеспечить высокий коэффициент усиления и низкий уровень шума. Одним из недостатков технологии GaAsFET является очень маленькая структура затвора, что делает ее очень чувствительной к повреждениям от статического электричества, электростатического разряда. При обращении с этими устройствами необходимо соблюдать большую осторожность.

  Подробнее о . . . . MESFET / GaAsFET.

• HEMT / PHEMT:   Транзистор с высокой подвижностью электронов и псевдоморфный транзистор с высокой подвижностью электронов являются развитием базовой концепции FET, но разработаны для работы на очень высоких частотах. Несмотря на свою дороговизну, они позволяют достичь очень высоких частот и высокого уровня производительности.

  Подробнее о . . . . ГЕМТ / ФЕМТ.

• FinFET:   В настоящее время технология FinFET используется в интегральных схемах, чтобы обеспечить более высокий уровень интеграции за счет уменьшения размеров элементов. Поскольку требуются более высокие уровни плотности и становится все труднее реализовать все более мелкие размеры элементов, технология FinFET используется все шире.

  Подробнее о . . . . ФинФЕТ.

• VMOS:  Стандарт VMOS для вертикального MOS. Это тип полевого транзистора, в котором используется вертикальный поток тока для улучшения характеристик переключения и переноса тока. Полевые транзисторы VMOS широко используются в силовых приложениях.

Хотя в литературе можно встретить и другие типы полевых транзисторов, часто эти типы являются торговыми названиями определенной технологии и являются вариантами некоторых типов полевых транзисторов, перечисленных выше.

Технические характеристики полевого транзистора

Помимо выбора определенного типа полевого транзистора для любой схемы, также необходимо понимать различные технические характеристики. Таким образом можно гарантировать, что полевой транзистор будет работать с требуемыми рабочими параметрами.

Технические характеристики полевого транзистора

включают в себя все, от максимально допустимых напряжений и токов до уровней емкости и крутизны. Все они играют роль в определении того, подходит ли какой-либо конкретный полевой транзистор для данной схемы или приложения.

Подробнее о . . . . Спецификации FET и параметры таблицы данных.

Технология полевых транзисторов может использоваться в ряде областей, где биполярные транзисторы не подходят: каждое из этих полупроводниковых устройств имеет свои преимущества и недостатки и может быть использовано во многих схемах с большим успехом. Полевой транзистор имеет очень высокий входной импеданс и является устройством, управляемым напряжением, что позволяет использовать его во многих областях.

Другие электронные компоненты:
Батарейки
конденсаторы
Соединители
Диоды
полевой транзистор
Индукторы
Типы памяти
Фототранзистор
Кристаллы кварца
Реле
Резисторы
ВЧ-разъемы
Переключатели
Технология поверхностного монтажа
Тиристор
Трансформеры
Транзистор
Клапаны/трубки

    Вернуться в меню «Компоненты». . .

Что такое полевой транзистор (FET)?

Полевой транзистор (FET) представляет собой активный полупроводниковый прибор с тремя выводами, в котором выходной ток контролируется электрическим полем, генерируемым входным напряжением. Полевые транзисторы также известны как униполярные транзисторы, потому что, в отличие от биполярных транзисторов, полевые транзисторы имеют только электроны или дырки, работающие в качестве носителей заряда. FET использует напряжение, подаваемое на его входную клемму (называемую затвором), для управления током, протекающим от истока к стоку, что делает полевой транзистор устройством, управляемым «напряжением».

Полевые транзисторы

широко используются в интегральных схемах (ИС) благодаря их компактным размерам и значительно более низкому энергопотреблению. Кроме того, полевые транзисторы также используются в приложениях переключения большой мощности, в качестве резисторов с переменным напряжением (VVR) в операционных усилителях (Op-Amps), регуляторах тембра и т. д., для работы микшера в FM- и TV-приемниках, а также в логических схемах. .

Психический обзор

Полевой транзистор имеет четыре клеммы с именами Исток, Сток, Затвор и Корпус.

1. Источник : Источник — это клемма, через которую основные носители заряда вводятся в полевой транзистор.
2. Дренаж : Дренаж — это вывод, через который основные носители заряда выходят из полевого транзистора.
3. Затвор : Вывод затвора образован диффузией полупроводника N-типа с полупроводником P-типа. Это создает сильно легированную область PN-перехода, которая контролирует поток носителя от истока к стоку.
4. Корпус : это основа, на которой построен полевой транзистор. В дискретных приложениях он внутренне привязан к выводу источника, что позволяет полностью игнорировать его эффекты. Однако в интегральных схемах этот вывод обычно подключается к самому отрицательному источнику питания в схеме NMOS (самому положительному в схеме PMOS), потому что многие транзисторы будут его использовать. Тщательные соединения и конструкция имеют решающее значение для поддержания производительности полевого транзистора, когда задействовано соединение с корпусом.

Канал : Это область, в которой основные несущие проходят от терминала источника к терминалу стока.

FET Классификация

Полевые транзисторы

подразделяются на транзисторы с полевым эффектом перехода (JFET) и транзисторы с полевым транзистором металл-оксид-полупроводник (MOSFET).

JFET (полевой транзистор)

Полевой транзистор Junction Field Effect (JFET) — это самый ранний тип FET. Ток течет по активному каналу между истоками к клеммам стока. Напряжение, подаваемое между затвором и истоком, управляет протеканием электрического тока между истоком и стоком JFET. При подаче обратного напряжения смещения на вывод затвора канал напрягается, поэтому электрический ток полностью отключается. Вот почему JFET называют «нормально включенными» устройствами. Транзисторы JFET доступны как в N-канальном, так и в P-канальном исполнении.

N-канальный JFET

В N-канальном JFET канал легирован донорными примесями, что делает его полупроводником N-типа. Поэтому поток тока через канал отрицательный в виде электронов. Отсюда и название N-канальный JFET. Две подложки P-типа, легированные с противоположных сторон его средней части. Таким образом, два PN-перехода образованы этими сильно легированными областями P-типа и каналом N-типа между ними. Вывод затвора (G) внутренне подключен к обеим клеммам P-типа, а выводы стока (D) и истока (S) подключены к любому концу канала N-типа.

Как это работает?

Когда на клемму затвора не подается напряжение, канал становится широко открытым путем для движения электронов. Поэтому максимальный ток течет от истока к стоковой клемме. Величина протекающего тока определяется разностью потенциалов между выводами истока и стока и внутренним сопротивлением канала.

Но происходит обратное, когда на клемму затвора подается отрицательное напряжение по отношению к клемме истока, что делает PN-переход смещенным в обратном направлении. В канале создается обедненная область, которая сужает канал, увеличивая сопротивление канала между истоком и стоком, и ток становится меньше.

P-канальный JFET

Аналогично, в P-канальном JFET канал легирован акцепторными примесями, что делает его полупроводником P-типа. Поэтому поток тока через канал положителен в форме Дыр. Отсюда и название P-channel JFET. Противоположная сторона канала сильно легирована подложками N-типа. Как и в N-канальном JFET, вывод затвора формируется путем соединения областей N-типа с обеих сторон. Зажимы истока и стока берутся с двух других сторон канала.

Принцип работы также аналогичен N-канальному JFET. Единственная разница в том, что вам нужно обеспечить положительный затвор для напряжения источника, чтобы отключить его. Однако N-канальный JFET имеет большую проводимость тока из-за более низкого сопротивления канала, чем их эквивалентные P-канальные типы, поскольку электроны имеют более высокую подвижность через проводник по сравнению с дырками. Это делает N-канальный полевой транзистор более эффективным, чем его P-канальные аналоги.

Характеристики

Здесь JFET смещается через источник постоянного тока, который будет управлять VGS JFET. Мы можем контролировать приложенное напряжение на клеммах стока и истока, изменяя VGS. Оттуда мы можем построить кривую ВАХ JFET.

Выходные характеристики JFET построены между током стока (ID) и напряжением сток-исток (VDS) при постоянном напряжении затвор-исток (VGS), как показано на следующем рисунке.

• Область отсечки — это область, где JFET выключен, что означает отсутствие тока стока, ID течет от стока к истоку.
• Омическая область — В этой области полевой транзистор JFET начинает проявлять некоторое сопротивление току стока ID, который начинает течь от стока к истоку. Ток, протекающий через JFET, линейно пропорционален приложенному напряжению.
• Область насыщения — Когда напряжение сток-исток достигает значения, при котором ток, протекающий через устройство, постоянен с напряжением сток-исток и изменяется только с напряжением затвор-исток, говорят, что устройство находится в состоянии область насыщения.
• Область пробоя — Когда напряжение сток-исток VDS превышает максимальное пороговое значение, это вызывает пробой области обеднения, JFET теряет способность сопротивляться току, а ток стока неограниченно увеличивается.

МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник)

Металл-оксид-полупроводниковые полевые транзисторы, также известные как МОП-транзисторы, имеют большее значение и являются наиболее полезным типом среди всех транзисторов. МОП-транзистор имеет четыре вывода: сток, исток, затвор и корпус или подложка. MOSFET также является транзистором, управляемым напряжением, но основное различие между JFET и MOSFET заключается в том, что он имеет электрод затвора из оксида металла, который электрически изолирован от основного токопроводящего канала между стоком и истоком очень тонким слоем. изоляционного материала, обычно двуокиси кремния, широко известного как стекло.

Трек состоит из двух высоколегированных зон N-типа, диффундирующих в слаболегированную подложку P-типа. Эти две области N-типа известны как сток и исток, а область P-типа называется подложкой. Изоляция управляющего затвора делает входное сопротивление полевого МОП-транзистора чрезвычайно высоким по шкале мегаомов (МОм), что делает его почти бесконечным. Таким образом, ток не может течь в затвор.

Как это работает?

Основной принцип работы полевого МОП-транзистора состоит в том, чтобы управлять напряжением и током между выводами истока и стока с помощью напряжения, подаваемого на вывод затвора. Поверхность полупроводника в нижнем оксидном слое, расположенном между выводами истока и стока, может быть инвертирована из p-типа в n-тип путем приложения либо положительного, либо отрицательного напряжения затвора соответственно. Когда мы применяем отталкивающую силу для положительного напряжения на затворе, дырки, находящиеся под оксидным слоем, выталкиваются вниз вместе с подложкой. Обедненная область заселена связанными отрицательными зарядами, связанными с акцепторными атомами. При достижении электронов развивается канал. Положительное напряжение также притягивает в канал электроны из областей истока и стока n+. Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение на затворе управляет электронами в канале. Вместо положительного напряжения, если мы подадим отрицательное напряжение, под слоем оксида образуется отверстие.

Типы МОП-транзисторов

Широко используются два МОП-транзистора:

1. МОП-транзистор истощения:

МОП-транзистор, работающий в режиме истощения, подобен открытому выключателю. В этом режиме напряжение от затвора к источнику (VGS) применяется для выключения устройства. Когда напряжение на затворе отрицательное, в канале накапливаются положительные заряды. Это вызывает обедненную область в канале и препятствует протеканию тока. Таким образом, поскольку на протекание тока влияет формирование области обеднения, это называется полевым МОП-транзистором обеднения.

2. Улучшенный полевой МОП-транзистор:

Полевой МОП-транзистор в расширенном режиме похож на замыкающий переключатель. В этом режиме для включения устройства подается напряжение затвор-исток (VGS). Когда на клемму затвора полевого МОП-транзистора подается отрицательное напряжение, дырки, несущие положительный заряд, накапливаются возле оксидного слоя, образуя канал от истока к клемме стока. По мере того, как напряжение становится более отрицательным, ширина канала увеличивается, а протекание тока усиливается; поэтому он называется Enhancement MOSFET.

Кроме того, типы истощения и улучшения подразделяются на типы N-канала и P-канала .

1.N-канальный МОП-транзистор :

N-канальный МОП-транзистор имеет канал N-типа между клеммами истока и стока. Здесь выводы истока и затвора сильно легированы полупроводником N-типа, а подложка легирована полупроводником P-типа. Следовательно, ток между истоком и стоком возникает из-за электронов. И текущий поток управляется напряжением затвора.

2.P-канальный МОП-транзистор:

Аналогично, P-канальный МОП-транзистор имеет канал P-типа между выводами истока и стока. Здесь выводы истока и затвора сильно легированы полупроводником P-типа, а подложка легирована полупроводником N-типа. Следовательно, ток течет между истоком и стоком из-за отверстий. И текущий поток управляется напряжением затвора.

Характеристики

В целом работа MOSFET происходит в основном в трех областях, а именно:

1. Область отсечки:
   В области отсечки полевой МОП-транзистор остается выключенным, поскольку в этой области ток отсутствует. Здесь МОП-транзистор ведет себя как разомкнутый переключатель и поэтому используется, когда требуется, чтобы они функционировали как электронные переключатели.
2. Омическая область:
   В омической или линейной области ток сток-исток увеличивается с увеличением напряжения между стоком и истоком. Когда МОП-транзисторы работают в этой области, их можно использовать в качестве усилителей.
3. Область насыщения:
   В этой области значение тока сток-исток остается постоянным без учета повышения напряжения между стоком и истоком. Это происходит только один раз, когда напряжение между стоком и выводом истока увеличивается больше, чем напряжение отсечки. В этом случае устройство будет работать как замкнутый переключатель. Поэтому эта рабочая область используется всякий раз, когда полевые МОП-транзисторы требуются для выполнения операций переключения.

Приложения

МОП-транзистор в качестве переключателя

МОП-транзисторы

используются во многих различных приложениях. Они широко известны своими переключающими характеристиками. Как мы видели ранее, N-канальный полевой МОП-транзистор имеет очень высокое входное сопротивление и работает при положительном входном напряжении. Это позволяет нам переключать нагрузки с высоким током или высоким напряжением, используя сигнал относительно низкого логического уровня. В следующем примере мы будем использовать N-канальный полевой МОП-транзистор в расширенном режиме для включения и выключения простой лампы.

Как видите, в этой схеме мы хотим переключить 12-вольтовую лампу с помощью логического сигнала 5 В. Мы подключили положительную клемму лампы к источнику питания 12 В, а другой конец к клемме стока полевого МОП-транзистора. Клемма источника подключена к GND. Сопротивление затвор-исток (RGS) используется для предотвращения любого внешнего шума на клемме затвора.

При отсутствии напряжения лампа остается выключенной. Если мы подадим положительное входное напряжение (VGS) на клемму затвора MOSFET, лампа включится и останется включенной, пока мы не удалим входной сигнал или не подадим отрицательное входное напряжение. Затем лампа выключится.

Усилитель МОП-транзистора

Режим расширения MOSFET или eMOSFET требует минимального напряжения затвор-исток, называемого пороговым напряжением (VTH), которое должно быть приложено к затвору, чтобы он начал протекать ток от стока к истоку (VDS). По мере увеличения прямого смещения затвора ток сток-исток (IDS) также будет увеличиваться, что делает полевой МОП-транзистор идеальным для использования в схемах усилителей на МОП-транзисторах.

В этой простой конфигурации усилителя на полевых МОП-транзисторах с общим истоком в расширенном режиме используется один источник питания на выводе стока для создания требуемого напряжения затвора (VG) с использованием резистивного делителя на резисторах R1 и R2. Сеть резисторов создает необходимую цепь смещения для работы в области насыщения. Также нам потребуются резисторы стока и истока, а также емкости связи. Значения R1 и R2 обычно большие, чтобы увеличить входное сопротивление усилителя и уменьшить омические потери мощности. Конденсаторы связи C1 и C2 изолируют смещающее постоянное напряжение от усиливаемого переменного сигнала. На изображении выше на затвор полевого МОП-транзистора подается слабый сигнал переменного тока (VGS), что приводит к колебаниям тока стока, синхронным с поданным на вход переменным током.

Драйвер двигателя H-моста

Н-мост — это схема, обычно используемая для управления скоростью и направлением коллекторного двигателя постоянного тока. Как мы видели ранее, используя МОП-транзистор, мы можем легко контролировать скорость двигателя. Но это работает только в одном направлении. Чтобы сделать его двунаправленным, нам нужно 4 полевых МОП-транзистора, подключенных таким образом, чтобы он мог одновременно переключать как высокую, так и низкую сторону.

При активации одной пары (диагонально противоположных) МОП-транзисторов двигатель видит, что ток течет в одном направлении, а когда активируется другая пара, ток через двигатель меняет направление. Запуск нижнего и верхнего МОП-транзисторов (но никогда одновременно) прерывает протекание тока и останавливает двигатель.

Затворы МОП-транзисторов N-канального типа обычно переводятся в низкий уровень с помощью подтягивающего резистора, а затворы МОП-транзисторов с каналом P переводятся в высокий уровень. Это приводит к тому, что МОП-транзисторы с каналом P и каналом N отключаются; следовательно, ток не может течь. Когда на затворы полевого МОП-транзистора подается сигнал ШИМ, полевые МОП-транзисторы с N- и P-каналами попеременно включаются и выключаются, контролируя мощность.

_____

Технология полевых транзисторов может использоваться в различных областях электроники, где биполярные транзисторы не подходят. Полевой транзистор имеет очень высокий входной импеданс и является устройством, управляемым напряжением; они, возможно, являются наиболее широко используемым активным устройством.