Польові транзистори: опис, режими роботи
Польові транзистори - це активні напівпровідникові елементи, в яких управління вихідним струмом здійснюється за допомогою зміни електричного поля. У звичайних, біполярних, транзисторах управління відбувається за допомогою вхідного струму. Польові транзистори також називаються уніполярними, тому що в процесі проходження електричного струму бере участь всього один тип носіїв. Існує два типи польових транзисторів: з ізольованим затвором (в свою чергу, вони діляться на прилади з вбудованим і з індукційним каналом) і з керованим переходом.
Опис і параметри
Польові транзистори складаються з витоку (джерела носіїв струму), затвора (керуючого електрода), стоку (електрода, в який стікаються носії). Затвор - це висновок польового напівпровідникового приладу, до якого підведено керуючу напругу. Исток - це електрод, який призначений для передачі в транзистор від пристрою електроживлення носіїв заряду. Сток - висновок приладу, через який заряд покидає транзистор. Канал польового транзистора - це область напівпровідникового приладу, в якій відбувається переміщення носіїв заряду. Такі канали бувають з електронною і доречнийпровідністю. Польові транзистори мають такі основні параметри:
- вхідний опір - це відношення приросту різниці потенціалів "затвор - витік" до приросту струму в затворі;
- напруга відсічення;
- внутрішньо (вихідна) опір елемента - ставлення збільшення різниці потенціалів "стік - витік" до приросту величини струму в джерелі при заданому значенні напруги "затвор - витік";
- крутизна стокозатворной характеристики - відношення приросту величини струму в стоці до збільшенню різниці потенціалів "затвор - витік" при незмінному значенні напруги "стік - витік".
Ключовий режим роботи транзистора
Ключовим вважають такий режим роботи напівпровідникового приладу, при якому транзистор буде або повністю відкритий, або повністю закритий, проміжні стани відсутні. Потужність, що виділяється в елементі (статичний режим), дорівнює добутку протікає через електроди "стік - витік" струму і різниці потенціалів між цими контактами. У режимі повного відкриття (насичення) польового транзистора величина опору між електродами "стік - витік" наближається до нуля. Значення потужності втрат в такому стані являє собою твір нуля на величину струму, і в результаті потужність теж дорівнює нулю. У режимі повного закриття приладу (режим відсічення) опір між контактами "стік - витік" прагне до нескінченності. Значення потужності втрат в такому стані являє собою добуток значення напруги на нуль, в результаті потужність знову дорівнює нулю. Це в теорії, а на практиці, коли напівпровідниковий польовий транзистор знаходиться в повністю відкритому стані, в приладі присутній незначне значення опору "стік - витік". У закритому ж стані по електродів "стік - витік" протікають незначні струми. В результаті значення потужності втрат не дорівнює нулю, але є мізерно малим. У динамічному (перехідному) режимі робоча точка транзистора перетинає лінійну область, значення струму в якій становить половину максимальної величини струму стока- значення різниці потенціалів "стік - витік" також сягає половини величини максимального напруження. Виходить, що в перехідному режимі транзистором виділяється значна потужність втрат. Але тривалість цього процесу набагато менше, ніж тривалість статичного режиму. Відповідно, ККД каскаду польового транзистора, що знаходиться в ключовому режимі, дуже високий - 93/98 відсотків. Прилади, які працюють у ключовому режимі, широко застосовуються в силових перетворювальних пристроях, імпульсних джерелах, у вихідних каскадах передавачів.
Перевірка польового транзистора
Діагностика польових приладів досить елементарна, знадобиться стандартний мультиметр. Для перевірки польового транзистора N-канального типу виставляється вимірювальний прилад в режим прозвонки. Чорним щупом торкаємося підкладки транзистора (стоку), а червоним - витоку. Прилад покаже падіння напруги (близько 500 мВ), значить, транзистор закритий. Після цього торкаємося червоним щупом затвора і знову повертаємося на витік, тепер мультиметр покаже 0 мВ, значить, транзистор відкритий. Тепер, якщо чорним щупом торкнутися затвора і знову повернутися на стік, то транзистор знову закриється. Перевірка закінчена, елемент справний. Для перевірки P-канального польового приладу міняємо полярність напруги.
