Elektronika FET
Moskatov EA könyv „villamosmérnök. Fő »
5. mező hatása tranzisztorok
5.1. Általános információk a térvezérlésű tranzisztorok
FET hívják összetevő, amelyen keresztül hatása alatt az elektromos mező a hosszanti áram miatt a mozgás a töltéshordozók szigorúan egyik típus. Mivel az elv térvezérlésű tranzisztorok mozgása alapján a többségi töltéshordozók egy vezetési típusú, ők is nevezik unipoláris.
Hívás kapu kimeneti FETtranzisztorból amelyhez kap feszültséget a vezérlő eszköz. Hangsúlyozni kell, hogy a vezérlő feszültség végezzük FET és bipoláris tranzisztorok - jelenlegi. A származási hívott végberendezés, amely rendszerint szolgál bevételi forrás a tranzisztor a töltéshordozók a tápegység. Drain kimenet komponens, az, amelyen keresztül a töltéshordozók elhagyja a tranzisztor. Mozgó a többségi töltéshordozók a forrástól a leeresztő történik a pályán, amely az úgynevezett csatorna térvezérlésű tranzisztoros. Csatornák térvezérlésű tranzisztorok lehetnek mind az elektronikus és a lyuk vezetési típusú. A töltéshordozók N-FET típusú az elektronok és a p-típusú eszközök - lyuk. FET sorolják eszközök kezelésére az átmenet és a szigetelt kapu, az utóbbi osztva tranzisztorok beépített csatorna és a készülékek által indukált csatornát.
A főbb paraméterei FET rangsorolja bemeneti impedancia, belső ellenállása a tranzisztor, más néven a kimenet, lejtő stokozatvornoy jellemzőit kikapcsolási feszültsége és a másik. A bemeneti ellenállás a tranzisztor - az arány a növekmény a kapu-forrás feszültség és kapu áram növekmény. A belső ellenállása a tranzisztor - az arány a növekmény a lefolyó-forrás feszültség a növekmény a lefolyó áram egy adott gate-forrás feszültség. Meredekség stokozatvornoy adatok - az aránya a leeresztő aktuális növekmény a növekmény a kapu-forrás feszültség egy meghatározott drain-forrás feszültség.
5.2. FET kezelni az átmenetet
5.2.1. A design térvezérlésű tranzisztorok a kontroll átadása
Az első térvezérlésű tranzisztor egy szabályzott átállás arra elméletileg megtervezett William Shockley 1952. Az egyik ilyen típusú tranzisztorok - Unitron - jelentése ostya típusú lyuk, vagy elektron képességre. A végeinél alkalmazzák a vezető film, amely össze van kötve a leeresztő terminálok és a forrás terminálok, valamint a széles arccal adalékolt az ellentétes vezetési típusú képest a vezetési lemez és csatlakozik a kapu terminális ezeknek a felületeknek. Egy másik típusú FET kontroll átmenet - teknetron - képezhetők, például a mag a germánium, amely kapcsolódik a végén a forrás és nyelő terminálok, és szerte a rúdgyártó indium működnek gyűrű alakú exponáló.
Egy egyszerűsített FET szerkezete a kontroll csomópont és p-csatornás vezetési típusú ábrán látható. 5.1.
Az ábra azt mutatja, hogy a csatorna között keletkezik a két p-n átmenetek. Szerkezet komponenseket n-típusú csatornán nincs különbség az építési térvezérlésű tranzisztorok p-csatorna típus, ábrán látható. 5.2.
De a FET csatorna n-típusú félvezető, amelyben van egy csatorna elektronikus vezetési típusú, egy kapu régió van p-vezetési típusú. Térvezérlésű tranzisztorok n-csatornás típusú lehetnek jobb jelentése hőmérsékletű tulajdonságai és a zaj, és termelnek amplitúdója kisebb, mint az eszköz p-csatornás típusú.
5.2.2. A működési elve térvezérlésű tranzisztorok egy szabályozó csatorna
A működési elve térvezérlésű tranzisztorok egy kontroll transzfer a következtetésre jutottak, hogy változtatni a csatorna keresztmetszete hatása alatt a területen, amely akkor jelentkezik, ha a feszültséget között a kapu és a forrás. Egy egyszerűsített szerkezetének FET egy kontroll folyosón, és a p-csatornás típusú ábrán látható. 5.3.
Míg a kapu és forrás a vezérlő feszültség nincs megadva, hatása alatt a belső területeken elektron lyuk átmenetek el vannak zárva, a csatorna keresztmetszete a legnagyobb, az ellenállás alacsony, és a drain áram a tranzisztor maximális. Kapu-forrás feszültség, amelynél a drain áram legnagyobb, úgynevezett telítési feszültség.
Ha alkalmazzuk egy kis feszültség a kapu és a forrás, még egy kicsit záró pn átmenetet, a zónát, amelyhez csatlakozik a kapu kimerül töltéshordozók, mekkorák ezek a zónák tértölés növekedni fog, részben átfedő szakasz a csatorna, a csatorna ellenállás növekedni fog, és a hálózati csatorna jelenleg kisebb lesz . A szegényített régió töltéshordozók alig vezeti az elektromosságot, és ezek nem egységes mező hosszában a félvezető lapka. Így a véglapot csatlakozik a nyelő, a töltéshordozó szegényített régiók a legnagyobb mértékben fedik a csatorna, és az ellenkező végén, amikor a forrás terminál van csatlakoztatva, csökkenti a csatorna keresztmetszeti területe a legkisebb.
Ha egy még nagyobb feszültséget a kapu és a forrás, a terület kimerült töltéshordozók lesz olyan nagy, hogy azt a részt a csatorna teljesen ki van zárva őket. Ebben az esetben a csatorna ellenállása a legnagyobb, és a lefolyó áram gyakorlatilag hiányzik. Kapu-forrás feszültség megfelelő alkalomra, az úgynevezett kikapcsolási feszültsége.
A legfontosabb jellemzői a térvezérlésű tranzisztorok közé stokozatvornuyu lefolyás jellemzői és családi jellemzők. Stokozatvornaya jellemző tükrözi a függőség a drain áram a hatalom alkalmazni a terminálok a kapu-forrás feszültség egy meghatározott drain-source feszültséget. Ez ábrán látható. 5.4 hogy FET egy kontroll átviteli csatornák p-típus és az n-típusú képességre.
Család jellemzői lefolyó áram függ a lefolyó-forrás feszültség fix stabil kapu-forrás feszültség van, amely ábrán látható. 5.5.
Amikor elér egy bizonyos jelentős drain-source feszültséget, lavina bontás közötti terület a kapun, és a lefolyóba. Ugyanakkor van egy megugrott a lefolyóba aktuális látható a jellemző a lefolyóba.
Működése térvezérlésű tranzisztorok egy szabályzott átállás lehetséges kizárólag a csatorna kimerült töltéshordozók. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a jel feszültség van egy zárt átmenet, a bemeneti impedancia nagy, és a kaszkád fent tárgyalt eszköz lehet akár 10 9 Ohm.
5.3. Szigetelt kapu térvezérlésű tranzisztor
Térvezérlésű tranzisztor szigetelt gate így nevezték, mert, hogy a kapu készült vékony fém bevonattal felvitt dielektromos réteg, amely elválasztja a kapu a csatorna. Emiatt, a FET-ek vannak szigetelt gate TIR rövidítése (fém - szigetelő - félvezető). A dielektromos réteg gyakran képződik szilícium-dioxid. Az ilyen FET olyan betűszó MOS (fém - oxid - félvezető). Térvezérlésű tranzisztorok szigetelt gate nagyobb bemeneti ellenállás összege 10 15 ohm, mint térvezérlésű tranzisztorból a kontroll folyosón.
5.3.1. Térvezérlésű tranzisztorok beépített csatorna
Szerkezet integrált FET n-csatornás vezetési típusú ábrán adtuk meg. 5.6.
Teszi a forrás kínálat állandó feszültséget drain-source path. Míg a kapu-forrás feszültség nincs jelen, a csatorna van egy bizonyos ellenállás, rajta lépés többségi töltéshordozók, és így áram tud folyni a tranzisztor drain. Ha egy kapu-forrás terminálok a tranzisztor n-csatornás típusú csatlakoztasson egy áramforrást úgy, hogy a kapu feszültség benyújtották pozitív polaritású, a kisebbségi töltéshordozók jelen a hordozó, az elektromos mező beszívását a csatornát. A koncentráció a töltéshordozók a csatorna növekedni fog, az ellenállása lesz kisebb, és így, a leeresztő aktuális nagyobb lesz. Ha összekötjük a tápegység fordított polaritással, hogy a kapu benyújtották negatív feszültséget képest a forrás, az elektronok jelen a csatorna által terén kénytelen lesz a szubsztrát. A koncentráció a töltéshordozók a csatorna alacsonyabb lesz csatorna ellenállása megnő, és a leeresztő aktuális kisebb lesz. Ha egy reteszelő kaput-forrás feszültség olyan magas, hogy szinte minden fuvarozó fogják nyomni a hordozóba, a leeresztő aktuális lesz szinte hiányzik. Stokozatvornye jellemzői térvezérlésű tranzisztorok beépített csatornán n-típusú és p-típusú vezetőképesség ábrán mutatjuk be. 5.7.
Következtetni, hogy a térvezérlésű tranzisztorok beépített csatorna funkció, mint egy kimerülése üzemmódban vagy javítása módú csatornához.
5.3.2. FET indukált csatorna
FET szerkezete n-vezetési típusúak indukált csatorna ábrán látható. 5.8.
Ha a kapu-forrás feszültség a FET, ahogyan az ábrákon, vagy hiányzik, vagy felvisszük a gate feszültsége negatív polaritású, a csatorna nem fordul elő, és a tranzisztor drain áram nem folyik. Amikor a tranzisztor meghúz cefre pozitív polaritás képest a forrás, elektromos mező, a visszahúzó, hogy alatta a kapu elektronok, amelyek a szubsztrát a jogait a kisebbségi töltéshordozók. A lyuk a csatorna területén fogják nyomni a szubsztrát, amely p-vezetési típusú. Az elektron koncentráció a helyi a félvezető a kapu alatt a lefolyó és a forrás képest nő a koncentráció a lyukak, vagyis van egy változás a vezetési típusú, és akkor fordul elő, vagy azt mondják, hogy által indukált a csatorna. Ennek eredményeként, a mozgás töltéshordozók a csatornán keresztül, és a csatorna áram folyik. Stokozatvornye FET jellemzők indukált csatorna p-típus és az n-típusú vezetőképesség ábrán mutatjuk be. 5.9.
Arra a következtetésre jutottunk, hogy a FET-ek által indukált csatorna működni tisztán csatornával kialakított típusú töltéshordozók.
5.4. Üzemmódok térvezérlésű tranzisztorok
5.4.1. Dinamikus üzemmódban tranzisztor
Dinamikus üzemmódban nevezik módot, amelyben egy tranzisztor, amely felerősíti a bemeneti jel, a terhelés van csatlakoztatva. Egy ilyen terhelés lehet egy ellenállás Rc, amely sorba van kapcsolva a leeresztő a térvezérlésű tranzisztor engedélyezve van a közös-forrás, ábrán látható. 5.10.
Konstans feszültség Un kaszkád az összege a feszültségesés a terminálok a lefolyó-forrás útvonalán a tranzisztor és az ellenállás Rc, vagyis Us = + URC Usi.r. Ugyanakkor szerint Ohm-törvény, a feszültségesést terhelőellenállást Rc egyenlő a terméket az aktuális átfolyó Is.r annak ellenállása: URC = Is.r • Rc. Ennek megfelelően, a lépcsőzetes feszültség: Ut = + Usi.r Is.r • Rc. Az utolsó kifejezés átírható képest lefolyó-forrás feszültség a tranzisztor, és ebben az esetben kapunk egy lineáris kifejezés a kimeneti áramkör Usi.r = Un - Is.r • Rc, amely az úgynevezett dinamikus üzemmódban egyenletet.
A kiadási statikus jellemzői a tranzisztor szerezni ábrázolása módok kaszkád épület dinamikus jellemzői között egy vonal alakú. Tekintsük ábra 5.11, ami azt mutatja, egy ilyen dinamikus jellemző erősítő fokozat.
Elvégzésére ezen a vonalon, amely más néven merülésvonalat, meg kell tudni, hogy a koordinátáit két pont megfelel a hálózat feszültségét színpad és a lefolyó áram a telítettség rendszer. Ez a terhelési vonal keresztezi a család statikus kimeneti jellemzőket, és a metszéspont, amely az úgynevezett üzemi megfelel egy adott kapu forrás feszültség. Ismerve a helyzet a munkapont ki lehet számolni, néhány ismert áramok és feszültségek az adott eszközt.
5.4.2. Transistor működés
Egy kulcs úgynevezett tranzisztor művelet, amelyben lehet akár teljesen nyitott, vagy teljesen zárt, és egy köztes állapot, amelyben a komponens részben nyitott, ideális esetben hiányzik. Power, amely megjelent a tranzisztor, egy statikus mód megegyezik a termék a átfolyó áram drain-source terminálok, valamint a feszültség között terminálok.
Ideális esetben, amikor a tranzisztor nyitva van, azaz a szaturációs, az ellenállása Mezhuyev pin lefolyó-forrás nullához. Teljesítményleadás nyitott helyzetben termék nullával egyenlő feszültség egy bizonyos aktuális értékét. Így a teljesítmény veszteség nulla.
Ideális esetben, amikor a tranzisztor zárva van, azaz, a cutoff módban, az ellenállást kapcsai között a lefolyó-forrás tart végtelenbe. Teljesítményveszteség zárt állapotban van a termék egy bizonyos feszültség értéke nulla áram. Következésképpen a teljesítményveszteség nulla.
Ebből következik, hogy a kapcsolási mód, ideális esetben, a hatalom elvesztése a tranzisztor nulla. A gyakorlatban természetesen akkor, ha a tranzisztor nyitva van, van egy kis drain-forrás impedancia. Amikor a tranzisztor le van zárva egy kis aktuális értékét folyik ürítõszerelvény forrás terminálok. Így a veszteségi teljesítmény tranzisztor kicsi a statikus módban. Azonban a dinamikus üzemmódban, amikor a tranzisztor nyitott, vagy zárt, annak működési pont lineáris lökést régióban, amelyben a jelenlegi keresztül a tranzisztor hagyományosan fele a maximális lefolyó aktuális és leeresztő-forrás feszültség elérheti a fele a maximális érték. Így dinamikusan kiosztott egy hatalmas erő veszteség a tranzisztor, amely gyengítené a csodálatos tulajdonságok a legfontosabb mód, de szerencsére a tartózkodás hosszát a tranzisztor a dinamikus üzemmódban sokkal kisebb, mint a tartózkodás hossza a statikus módban. Ennek eredményeként, a hatékonysága a valós tranzisztor szakaszában működő kapcsolási állapotban lehet nagyon magas, és akár 93% - 98%.
tranzisztorok működő kapcsolóüzemű széles körben használják a hálózati egységek úgy, kapcsolóüzemű tápegység több kimeneti szakaszában adók, és így tovább.