camp (unipolar) un transistor és un dispositiu que té tres sortides i es controla aplicant a l'elèctrode de control (obturador) voltatge. El corrent regulat flueix pel circuit font-drenatge.
La idea d'aquest triode va sorgir fa uns 100 anys, però només a mitjans del segle passat es va poder acostar a la implementació pràctica. Als anys 50 del segle passat es va desenvolupar el concepte de transistor d'efecte de camp i l'any 1960 es va fabricar la primera mostra de treball. Per entendre els avantatges i els desavantatges dels triodes d'aquest tipus, cal entendre el seu disseny.
Contingut
Dispositiu FET
Els transistors unipolars es divideixen en dues grans classes segons el dispositiu i la tecnologia de fabricació. Malgrat la similitud dels principis de control, tenen característiques de disseny que determinen les seves característiques.
Triodes unipolars amb unió p-n
El dispositiu d'aquest treballador de camp és similar al dispositiu d'un convencional díode semiconductor i, a diferència del relatiu bipolar, només conté una transició. Un transistor d'unió p-n consta d'una placa d'un tipus de conductor (per exemple, n) i una regió incrustada d'un altre tipus de semiconductor (en aquest cas, p).
La capa N forma un canal a través del qual flueix el corrent entre els terminals de font i drenatge. El pin de la porta està connectat a la regió p. Si s'aplica una tensió a la porta que polaritza la transició en sentit contrari, la zona de transició s'expandeix, la secció transversal del canal, per contra, s'estreny i la seva resistència augmenta. Controlant la tensió de la porta, es pot controlar el corrent al canal. Transistor també es pot realitzar amb un canal de tipus p, llavors la porta està formada per un n-semiconductor.
Una de les característiques d'aquest disseny és la gran resistència d'entrada del transistor. El corrent de la porta està determinat per la resistència de la unió polaritzada inversament i està a un corrent constant d'unitats o desenes de nanoamperes. En corrent altern, la resistència d'entrada es determina per la capacitat de la unió.
Les etapes de guany muntades en aquests transistors, a causa de l'alta resistència d'entrada, simplifiquen la concordança amb els dispositius d'entrada. A més, durant el funcionament dels triodes unipolars, no hi ha recombinació de portadors de càrrega, i això comporta una disminució del soroll de baixa freqüència.
En absència d'una tensió de polarització, l'amplada del canal és màxima i el corrent a través del canal és màxim. En augmentar la tensió, és possible aconseguir aquest estat del canal quan està completament bloquejat. Aquesta tensió s'anomena tensió de tall (Uts).
El corrent de drenatge d'un FET depèn tant de la tensió de la porta a la font com de la tensió del drenatge a la font. Si la tensió a la porta és fixa, amb un augment de Us, el corrent creix primer quasi linealment (apartat ab). Quan s'entra en saturació, un nou augment de la tensió pràcticament no provoca un augment del corrent de drenatge (secció bc). Amb un augment del nivell de tensió de bloqueig a la porta, la saturació es produeix a valors més baixos d'Idock.
La figura mostra una família de corrent de drenatge en funció de la tensió entre font i drenatge per a diverses tensions de porta. És obvi que quan Us és superior a la tensió de saturació, el corrent de drenatge depèn pràcticament només de la tensió de la porta.
Això s'il·lustra amb la característica de transferència d'un transistor unipolar. A mesura que augmenta el valor negatiu de la tensió de la porta, el corrent de drenatge cau gairebé linealment fins a zero quan s'assoleix el nivell de tensió de tall a la porta.
Triodes de porta aïllada unipolar
Una altra versió del transistor d'efecte de camp és amb una porta aïllada. Aquests triodes s'anomenen transistors. TIR (metall-dielèctric-semiconductor), designació estrangera - MOSFET. Abans s'havia agafat el nom MOS (metall-òxid-semiconductor).
El substrat està format per un conductor d'un determinat tipus de conductivitat (en aquest cas, n), el canal està format per un semiconductor d'un tipus de conductivitat diferent (en aquest cas, p). La porta està separada del substrat per una fina capa de dielèctric (òxid) i només pot afectar el canal a través del camp elèctric generat.A una tensió de porta negativa, el camp generat desplaça els electrons de la regió del canal, la capa s'esgota i la seva resistència augmenta. Per als transistors de canal p, per contra, l'aplicació d'una tensió positiva comporta un augment de la resistència i una disminució del corrent.
Una altra característica del transistor de porta aïllada és la part positiva de la característica de transferència (negatiu per a un triode de canal p). Això significa que es pot aplicar una tensió positiva d'un cert valor a la porta, que augmentarà el corrent de drenatge. La família de característiques de sortida no té diferències fonamentals amb les característiques d'un triode amb una unió p-n.
La capa dielèctrica entre la porta i el substrat és molt prima, de manera que els transistors MOS dels primers anys de producció (per exemple, domèstics KP350) eren extremadament sensibles a l'electricitat estàtica. L'alta tensió va perforar la pel·lícula fina, destruint el transistor. En els triodes moderns, es prenen mesures de disseny per protegir contra sobretensions, de manera que pràcticament no calen precaucions estàtiques.
Una altra versió del triode de porta aïllada unipolar és el transistor de canal induït. No té un canal integrat; en absència de tensió a la porta, el corrent de la font al desguàs no fluirà. Si s'aplica una tensió positiva a la porta, aleshores el camp creat per ella "treu" electrons de la zona n del substrat i crea un canal perquè el corrent flueixi a la regió propera a la superfície.D'això queda clar que aquest transistor, depenent del tipus de canal, està controlat per una tensió d'una sola polaritat. Això es pot veure per les seves característiques de pas.
També hi ha transistors biporta. Es diferencien dels habituals perquè tenen dues portes iguals, cadascuna de les quals es pot controlar amb un senyal independent, però el seu efecte sobre el canal es resumeix. Aquest triode es pot representar com dos transistors ordinaris connectats en sèrie.
Circuits de commutació FET
L'abast dels transistors d'efecte de camp és el mateix que el de bipolar. S'utilitzen principalment com a elements de reforç. Els triodes bipolars, quan s'utilitzen en etapes d'amplificació, tenen tres circuits de commutació principals:
- amb un col·lector comú (seguidor emissor);
- amb una base comuna;
- amb un emissor comú.
Els transistors d'efecte de camp s'encenen de manera similar.
Esquema amb desguàs comú
Esquema amb un desguàs comú (seguidor de la font), igual que el seguidor emissor en un triode bipolar, no proporciona guany de tensió, sinó que assumeix guany de corrent.
L'avantatge del circuit és l'alta impedància d'entrada, però en alguns casos també és un desavantatge: la cascada es torna sensible a les interferències electromagnètiques. Si cal, es pot reduir Rin activant la resistència R3.
Circuit de porta comuna
Aquest circuit és similar al d'un transistor bipolar de base comuna. Aquest circuit ofereix un bon guany de tensió, però cap guany de corrent. Igual que la inclusió amb una base comuna, aquesta opció s'utilitza amb poca freqüència.
Circuit de font comú
El circuit més comú per encendre triodes de camp amb una font comuna.El seu guany depèn de la relació entre la resistència Rc i la resistència del circuit de drenatge (es pot instal·lar una resistència addicional al circuit de drenatge per ajustar el guany), i també depèn de la inclinació de les característiques del transistor.
A més, els transistors d'efecte de camp s'utilitzen com a resistència controlada. Per fer-ho, es selecciona el punt de funcionament dins de la secció lineal. Segons aquest principi, es pot implementar un divisor de tensió controlat.
I en un triode de doble porta en aquest mode, podeu implementar, per exemple, un mesclador per rebre equips: el senyal rebut s'alimenta a una porta i a l'altra: senyal d'oscil·lador local.
Si acceptem la teoria que la història es desenvolupa en espiral, podem veure un patró en el desenvolupament de l'electrònica. Allunyant-se de les làmpades controlades per tensió, la tecnologia ha passat als transistors bipolars, que requereixen corrent per controlar-los. L'espiral ha fet un gir complet: ara hi ha un domini dels triodes unipolars, que, com les làmpades, no requereixen consum d'energia als circuits de control. Es veurà cap a on portarà més la corba cíclica. Fins ara, no hi ha alternativa als transistors d'efecte de camp.
Articles semblants:
