Полевой транзистор 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.


Предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний. С изолированным затвором делятся на: с встроенным и индуцированным каналом.

Схемы включения полевых транзисторов Подобно тому, как в различных электронных устройствах биполярные транзисторы работают с включением по схеме с общим эмиттером, с общим коллектором или с общей базой, полевые транзисторы во многих случаях можно использовать аналогичным образом включая их: с общим истоком, с общим стоком или с общим затвором. Транзистор с индуцированным каналом может работать только в режиме обогащения.
Как проверить полевой транзистор с помощью тестера.

Стоко-затворная характеристика показывает то же самое, отличия опять-таки в напряжениях на затворе.

Современные приборы практически не боятся этого, поскольку по входу в них могут быть встроены защитные устройства типа стабилитронов, которые срабатывают при превышении напряжения. Мы получили наглядную модель биполярного транзистора структуры p-n-p.

Время нагрева зависит от температуры утюга и лежит в пределах 30 — 90 секунд. На рис.

С индуцированным каналом Транзисторы со встроенным каналом На схеме вы видите транзистор с встроенным каналом. Типы полевых транзисторов Когда ориентируются по данным деталям электрических схем, то принимают во внимание такие показатели: внутреннее и внешнее сопротивление, напряжение отсечки и крутизна стокозатворной характеристики.

Исток источник носителей заряда, аналог эмиттера на биполярном.

Драйверы для полевых транзисторов, самые простые и распространённые

Что такое транзистор?

Одно из их главных предназначений — работа в ключевом режиме, то есть транзистор либо закрыт, либо полностью открыт, когда сопротивление перехода Сток — Исток практически равно нулю. Вот результаты моделирования такой ситуации.

Встроенный диод, оказывается включенным в обратном направлении и ток через него не протекает.

Это возможно благодаря тому, что не используется инжекция неосновных носителей заряда. Как работает полевой транзистор?

Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем имеет ограниченное применение.

Поделитесь с друзьями:. Транзистор полевой Первоначально определимся с терминологией.

МДП — транзисторы в качестве диэлектрика используют оксид кремния SiO2.

В силу конструктивных особенностей МОП-транзисторы чрезвычайно чувствительны к внешним электрическим полям.
5 СХЕМ на ОДНОМ ПОЛЕВОМ (МОП, МДП, MOSFET) ТРАНЗИСТОРЕ 2N65F

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.

Также сюда подключается и усилитель колебаний. Функцию затвора исполняет металлический вывод, который отделяется от кристалла слоем диэлектрика и, таким образом, электрически с ним не контактирует.

Защита от переполюсовки на основе полевого транзистора

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.

Электронно-дырочный p-n-переход в таких полевых транзисторах получил название управляющего, поскольку напрямую изменяет мощность потока носителей заряда, представляя собой физическое препятствие для электронов или дырок в зависимости от типа проводимости основного кристалла. И даже наоборот, его наличие специально используется в некоторых схематических решениях. Полевые транзисторы очень распространены как в старой схемотехнике, так и в современной.

Схемы включения полевых транзисторов

Режимы работы и схемы включения полевых транзисторов

Анализируя возможность использования полевых транзисторов для усиления электрических сигналов мы ограничивались только одним частным случаем подачи на электроды транзистора определенных напряжений и не рассматривали некоторые достаточно важные физические процессы в полупроводниках. Но помимо уже описанной ситуации возможны и другие, приводящие, например, к протеканию в канале тока не от истока к стоку, а наоборот — от стока к истоку и т.п. В общем случае для полевого транзистора, так же как и для биполярного, возможны различные устойчивые состояния (режимы работы). Они отличаются друг от друга тем, в каком состоянии находится канал, соединяющий исток и сток транзистора, а также направлением тока, протекающего в канале. В полевых транзисторах дополнительно принято классифицировать также режим воздействия затвора на канал (стимулирует или подавляет протекание тока в нем). Ниже при описании режимов работы полевых транзисторов мы применим ту же терминологию, какая используется для биполярных транзисторов. Однако следует понимать, что в полевых транзисторах физические процессы протекают иначе и зачастую нельзя однозначно утверждать, что транзистор находится в таком-то режиме без некоторых уточнений. Например, в нашей транскрипции активный режим и режим насыщения могут существовать одновременно независимо друг от друга.   Активный режим — соответствует случаям, рассмотренным при анализе усилительных свойств полевых транзисторов. Именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Часто такой режим называюют основным, усилительным или нормальным (на усилительные свойства полевого транзистора также оказывает влияние состояние канала, а именно находится ли он в режиме насыщения — см. ниже). При рассмотрении полевых транзисторов мы практически всегда (за исключением ключевых схем) имеем дело с активным режимом, но здесь имеется одна тонкость, о которой также часто говорят как о режиме работы транзистора (или как о режиме работы затвора). В различных видах полевых транзисторов и при различных внешних напряжениях затвор может оказывать два вида воздействий на канал: в первом случае (например, в полевых транзисторах с управляющим \(p\)-\(n\)-переходом при напряжениях на электродах, соответствующих рис. 2-1.5) он препятствует протеканию тока через канал, уменьшая число носителей зарядов, проходящих через него (такой режим называют режимом обеднения канала), во втором случае (например, в МДП-транзисторах с индуцированным каналом, включенных в соответствии с рис. 2-1.7) затвор, наоборот, стимулирует протекание тока через канал, увеличивая число носителей зарядов в потоке (режим обогащения канала). Часто просто говорят о режиме обеднения и режиме обогащения. Заметим, что МДП-транзисторы с индуцированным каналом могут находиться в активном режиме только в случае режима обогащения канала, а для МДП-транзисторов со встроенным каналом это может быть и режим обогащения, и режим обеднения. В полевых транзисторах с управляющим \(p\)-\(n\)-переходом попытка приложить прямое смещение на этот переход вызывает его открытие и протекание существенного тока в цепи затвора. Реальные процессы в транзисторе в этом случае сильно зависят от его конструкции, практически никогда не документируются и трудно предсказуемы. Поэтому говорить о режиме обогащения для полевых транзисторов с управляющим переходом не принято да и просто бессмысленно. Инверсный режим — по процессам в канале противоположен активному режиму, т.е. поток носителей зарядов в канале протекает не от истока к стоку, а наоборот — от стока к истоку. Для инверсного режима требуется только изменение полярности напряжения на канале, полярность напряжения на затворе остается неизменной. В таком режиме транзистор также может использоваться для усиления. Обычно из-за конструктивных различий между областями стока и истока усилительные свойства транзистора в инверсном режиме проявляются хуже, чем в режиме активном. Впрочем, в некоторых видах МДП-транзисторов конструктивная ассиметрия минимальна, что приводит к симметричности выходных статических характеристик такого транзистора относительно изменения полярности напряжения сток—исток. Данный режим практически никогда не используется в усилительных схемах, но для аналоговых переключателей на полевых транзисторах он оказывается полезен. Однако здесь есть одна ловушка, в которую довольно легко попасть начинающему. Дело в том, что в большинстве МДП-транзисторов (особенно в мощных) производители соединяют подложку с истоком внутри корпуса прибора, что фактически означает, что в этих транзисторах между истоком и стоком имеется диод который не позволяет подавать на переход исток—сток инверсное напряжение, превышающее прямое падение напряжения на этом диоде, т.е. инверсный режим в таком транзисторе попросту невозможен. Вообще, в случае полевых транзисторов о режиме работы вспоминают гораздо реже, чем для биполярных. Дело здесь в том, что каждый конкретный тип полевого транзистора имеет конструкцию строго ориентированную на выполнение какой-то конкретной функции (усиление слабых сигналов, ключ и т.п.), все документируемые параметры транзистора в этом случае характеризуют его работу именно в основном режиме при выполнении предназначенной функции. Поэтому имеет смысл говорить просто о нормальном режиме работы, когда все соответствует документации, или о ненормальном, который в документации просто не предусмотрен (да и вряд ли кому-то понадобиться использовать его в схемах). Режим насыщения — характеризует состояние не всего транзистора в целом, как это было для биполярных приборов, а только токопроводящего канала между истоком и стоком. Данный режим соответствует насыщению канала основными носителями зарядов. Такое явление как насыщение является одним из важнейших физических свойств полупроводников. Оказывается, что при приложении внешнего напряжения к полупроводниковому каналу, ток в нем линейно зависит от этого напряжения лишь до определенного предела (напряжение насыщения), а по достижении этого предела стабилизируется и остается практически неизменным вплоть до пробоя структуры. В приложении к полевым транзисторам это означает, что при превышении напряжением сток—исток некоторого порогового уровня оно перестает влиять на ток в цепи. Если для биполярных транзисторов режим насыщения означал полную потерю усилительных свойств, то для полевых это не так. Здесь наоборот, насыщение канала приводит к повышению коэффициента усиления и уменьшению нелинейных искажений. До достижения напряжением сток—исток уровня насыщения ток через канал линейно увеличивается с ростом напряжения (т.е. ведет себя так же, как и в обычном резисторе). Автору неизвестно какого-либо устоявшегося названия для такого состояния полевого транзистора (когда ток через канал идет, но канал ненасыщен), будем называть его режимом ненасыщенного канала (он находит применение в аналоговых ключах на полевых транзисторах). Режим насыщения канала обычно является нормальным при включении полевого транзистора в усилительные цепи, поэтому в дальнейшем при рассмотрении работы транзисторов в схемах мы не будем делать особого акцента на этом, подразумевая, что между стоком и истоком транзистора присутствует напряжение, достаточное для насыщения канала. Режим отсечки — режим, в котором ток через канал полевого транзистора не протекает. Переход полевого транзистора в режим отсечки происходит по достижении напряжением на затворе определенного порога (напряжение отсечки). В полевых транзисторах с управляющим \(p\)-\(n\)-переходом это имеет место при постепенном увеличении обратного смещения на перереходе, а в МДП-транзисторах со встроенным каналом при увеличении разности потенциалов между истоком и затвором при условии работы в режиме обеднения канала. В МДП-транзисторах с индуцированным каналом режим отсечки имеет место при нулевой разности напряжений между истоком и затвором, а по достижении напряжения отсечки (или порогового напряжения) канал открывается. Поскольку выходной ток транзистора в режиме отсечки практически равен нулю, он используется в ключевых схемах и соответвует размыканию транзисторного ключа. Помимо режима работы для эксплуатации полевых транзисторов имеет значение то, каким образом транзистор включен в каскад усиления (как поданы питающие напряжения на его электроды, в какие цепи включены нагрузка и источник сигнала). Так же как и для биполярных транзисторов, здесь различают три основных способа (рис. 2-1.8): схема с общим истоком (ОИ), схема с общим стоком (ОС) и схема с общим затвором (ОЗ).   Рис. 2-1.8. Схемы включения полевых транзисторов (направления токов соответствуют активному режиму работы)   Для полевых транзисторов полностью сохраняется понятие класса усиления в том же виде, в каком оно описано в подразделе Классы усиления для биполярных транзисторов. Отличие лишь в том, что критерием нахождения транзистора в режиме усиления здесь служит наличие потока зарядов через канал от истока к стоку.     < Предыдущая   Следующая >

Схемы включения транзисторов — Ремонт220

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 2.5k. Опубликовано 10 марта Обновлено 19 ноября

Что такое транзистор более или менее представляют практически все, кому довелось иметь дело с различными электроприборами, особенно – созданием и починкой этих самых приборов. Однако правильно подключить транзистор может не каждый. Тем более что подключать их следует согласно одной из нескольких схем.

Прежде чем перейти непосредственно к включению, давайте вспомним, чем различаются два типа приборов, о которых пойдет речь в статье – биполярные и полевые транзисторы.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, в котором к трем последовательно расположенным слоям полупроводника подключены электроды.

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, ток которого изменяется под воздействием электрического поля, которое создается на затворе благодаря напряжению. В полевом транзисторе используются заряды только одного типа, что существенно отличает его от биполярного транзистора.
В сегодняшней статье мы рассмотрим схемы включения биполярного и полевого транзистора. И в том, и в другом случае существуют три основные схемы. О достоинствах и недостатках каждой из них скажем отдельно.

Схемы включения биполярного транзистора

1.

Схема с общим эмиттером.

Считается, что подобная схема позволяет получить наибольшее усиление по мощности, а потому именно она наиболее распространена. Еще одним преимуществом является удобство питания от одного источника. На коллектор и базу идет подача питающего напряжения одного знака. Из недостатков следует отметить более низкие температурные и частотные свойства. Усиление в схеме с общим эмиттером будет снижаться при повышении частоты. Да и каскад при усилении будет вносить искажения, зачастую – значительные.

2. Схема с общей базой.

Подобный план включения значительного усиления не даст, зато обладает температурными и частотными свойствами. В этом его преимущество перед предыдущей схемой. Правда применяется он не так часто. Как и в схеме с общим эмиттером, здесь такой же коэффициент усиления напряжения. И входное сопротивление в десятки раз ниже. Плюс ко всему, такая схема вносит намного меньше искажений при усилении, чем первая.

3. Схема с общим коллектором.

Иначе ее еще называют эмиттерным повторителем. Главная особенность подобной схемы в том, что в ней очень сильна отрицательная обратная связь. Связано это с тем, что напряжение на входе полностью передается обратно на вход. В такой схеме отсутствует фазовый сдвиг между напряжением входным и выходным. Кстати, именно поэтому она называется эмиттерным повторителем (из-за напряжения). Важным преимуществом такой схемы является очень высокое сопротивление на входе и достаточно небольшое – на выходе.

Схема включения полевых транзисторов

Распространены три схемы включения полевых транзисторов. Первая схема – с общим истоком. Вторая – с общим стоком. Третья – с общим затвором.
Самой распространенной является схема с общим истоком. Она очень похожа на схему биполярного транзистора с общим эмиттером. Очень большое усиление мощности и тока достигается каскадом с общим истоком.

Схема с общим затвором также сравнима с одной из схем биполярных транзисторов, а именно – с общей базой. Усиления тока она не дает, а потому не трудно предположить, что в ней и усиление мощности намного меньше, чем в схеме с общим истоком.

Последняя схема – с общим затвором – имеет достаточно ограниченное применение на практике. Связано это в первую очередь с тем, что каскад общего затвора имеет крайне низкое сопротивление на входе.

Схемы включения Полевых Транзисторов | Основы электроакустики

Включение ПТ с управляющим p-n переходом и каналом n типа в схемы усилительных каскадов с общим истоком и общим стоком показано на рис.8.5, а, б.

Рис.8.5. Включение ПТ в схемы:

• а) с общим истоком,
• б) с общим стоком 

Постоянное напряжение Е1 обеспечивает получение определенного значения тока стока IС=E/(rСИ +RН) в зависимости от сопротивления канала rСИ. При подаче входного усиливаемого напряжения UВХ потенциал затвора меняется, а соответственно меняются и токи стока и истока, а также падение напряжения на резисторе RН. Приращение падения напряжения на резисторе RН при большом его значении гораздо больше приращений входного напряжения. За счет этого осуществляется усиление сигнала. Ввиду малой распространенности включение с общим затвором не показано. При изменении типа проводимости канала меняются только полярности приложенных напряжений и направления токов.

Включение МОП транзисторов в схемах показано на рис.8.6.

Для МОП транзистора со встроенным каналом смещение не является обязательным, так как при нулевом напряжении на затворе  транзистор  приоткрыт и через канал протекает ток стока IС НАЧ. При подаче положительного напряжения на затвор транзистор работает в режиме обогащения, сопротивления канала уменьшается, а ток стока IС увеличивается. При подаче отрицательного напряжения на затвор происходит обратный процесс. В МОП транзисторах с индуцированным каналом, включенных в схемы с общим истоком и общим стоком (рис.8.6, в, г), постоянное напряжение Е1 должно превышать пороговое. В противном случае канал не появится и транзистор будет заперт.

 Рис.8.6. Включение МОП транзисторов с каналом n-типа:

• а) со встроенным каналом в схеме с ОИ,
• б) с ОС,
• в) с индуцированным каналом с ОИ,
• г) с ОС

Характеристики и параметры полевого транзистора: схемы, вольт-амперные кривые

Кратко охарактеризуем различные схемы включения полевого транзистора и рассмотрим его характеристики и параметры.

Схемы включения транзистора.

Для полевого транзистора, как и для биполярного, выделяют три схемы включения. Для полевого транзистора это схемы с общим затвором (ОЗ), общим истоком (ОИ) и общим стоком (ОС). Наиболее часто используются схемы с общим истоком.

Для понимания особенностей работы некоторого электронного устройства очень полезно уметь относить конкретное решение к той или иной схеме включения (если схема такова, что это в принципе возможно).

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Моделирующие программы при замене транзистора математической моделью никак не учитывают способ включения транзистора. Важно понять, что если даже на стадии разработки математической модели имеет место ориентация на конкретную схему включения, то на стадии использования эта модель должна правильно моделировать транзистор во всех самых различных ситуациях.

При объяснении влияния напряжения uис на ширину p-n-перехода фактически использовалась схема с общим истоком (см. рис. 1.87) (Статья 1 Устройство и основные физические процессы). Рассмотрим характеристики, соответствующие этой схеме (что общепринято).

Так как в рабочем режиме i_з = 0, i_u ~ i_с, входными характеристиками обычно не пользуются. Например, для транзистора КП10ЗЛ, подробно рассматриваемого ниже, для тока утечки затвора iз ут при t < 85°С выполняется условие iз ут< 2 мкА.

Изобразим схему с общим истоком (рис. 1.89).

Выходные (стоковые) характеристики транзистора

Выходной характеристикой называют зависимость вида iс=f(uис)|uзи =const где f — некоторая функция.

Изобразим выходные характеристики для кремниевого транзистора типа КП10ЗЛ с p-n-переходом и каналом p-типа (рис. 1.90).

Обратимся к характеристике, соответствующей условию uзи = 0. В так называемой линейной области (uис< 4 В) характеристика почти линейна (все характеристики этой области представляют собой почти прямые линии, веерообразно выходящие из начала координат). Она определяется сопротивлением канала. Транзистор, работающий в линейной области, можно использовать в качестве линейного управляемого сопротивления.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

При uис = 3 В канал в области стока перекрывается. Дальнейшее увеличение напряжения приводит к очень незначительному росту тока ic, так как с увеличением напряжения область, в которой канал перекрыт (характеризующаяся очень большим удельным сопротивлением), расширяется. При этом сопротивление на постоянном токе промежутка исток-сток увеличивается, а ток ic практически не изменяется.

Ток стока в области насыщения при uзи= 0 и при заданном напряжении uис называют начальным током стока и обозначают через iс нач. Для рассматриваемых характеристик iс нач = 5 мА при uис= 10 В. Для транзистора типа КП10ЗЛ минимальное значение тока iс начравно 1,8 мА, а максимальное — 6,6 мА. При uис > 22 В возникает пробой p-n-перехода и начинается быстрый рост тока.

Теперь кратко опишем работу транзистора при различных напряжениях uзи. Чем больше заданное напряжение uзи , тем тоньше канал до подачи напряжения uис и тем ниже располагается характеристика.

Как легко заметить, в области стока напряжение на p-n-переходе равно сумме uзи+uис. Поэтому чем больше напряжение uзи , тем меньше напряжение uис, соответствующее началу пробоя.

Когда uзи= 3 В, канал оказывается перекрыт областью p-n-перехода уже до подачи напряжения uис . При этом до пробоя выполняется условие i_c = 0. Таким образом,uзи _отс = 3 В.Для рассматриваемого типа транзистора минимальное напряжение отсечки +2 В, а максимальное +5 В. Эти величины соответствуют условию i_c = 10 мкА. Это так называемый остаточный ток стока, который обозначают через ic отс. Полевой транзистор характеризуется следующими предельными параметрами (смысл которых понятен из обозначений):uис _макс,uзс_макс, P_макc.

Для транзистора КП10ЗЛ uис_макс = 10 В,uзс_макс = 15 В, P_макc = 120 мВт (все при t = 85°С).

Графический анализ схем с полевыми транзисторами.

Для лучшего уяснения принципа работы схем с полевыми транзисторами полезно провести графический анализ одной из них (рис. 1.91).

Пусть Е_с = 4 В; определим, в каких пределах будет изменяться напряжение uиспри изменении напряжения uзи от 0 до 2 В.

При графическом анализе используется тот же подход, который был использован при анализе схем с диодами и биполярными транзисторами. Для рассматриваемой схемы, в которой напряжение между затвором и истоком равно напряжению источника напряжения uзи, нет необходимости строить линию нагрузки для входной цепи. Линия нагрузки для выходной цепи задается выражением Е_с =iс·Rс+uис Построим линию нагрузки на выходных характеристиках транзистора, представленных на рис. 1.92.

Из рисунка следует, что при указанном выше изменении напряжения uзинапряжение uис будет изменяться в пределах от 1 до 2,6 В, что соответствует перемещению начальной рабочей точки от точки А до точки В. При этом ток стока будет изменяться от 1,5 до 0,7 мА.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Стокозатворные характеристики (характеристики передачи, передаточные, переходные, проходные характеристики). Стокозатворной характеристикой называют зависимость вида iс=f(uзи) |uис =const где f — некоторая функция.

Такие характеристики не дают принципиально новой информации по сравнению с выходными, но иногда более удобны для использования. Изобразим стокозатворные характеристики для транзистора КП10ЗЛ (рис. 1.93).

Для некоторых транзисторов задается максимальное (по модулю) допустимое отрицательное напряжение uзи, например, для транзистора 2П103Д это напряжение не должно быть по одулю больше чем 0,5 В.

Свойства транзистора по усилению напряжения

• Крутизна стокозатворной характеристики S (крутизна характеристики полевого транзистора):

S= |diс/duзи|uзи – заданное, uис =const Обычно задается u зи= 0. При этом для транзисторов рассматриваемого типа крутизна максимальная. Для КП10ЗЛS = 1,8…3,8 мА/В при u ис= 0 В, uзи= 0, t = 20°С.

• Внутреннее дифференциальное сопротивление R_{ис диф} (внутреннее сопротивление)

Rисдиф= (duис/ diс) |uис–заданное,uзи= const

Для КП10ЗЛ R_{ис диф} = 25 кОм при u ис= 10 В,uзи=0.

• Коэффициент усиления

M = (duис/ duзи) |uзи–заданное,iс= const

Можно заметить, что M =S· R_{ис диф}

Для КП10ЗЛ при S = 2 мA/B и R_{ис диф} = 25 кОм М = 2 (мА/В) · 25 кОм = 50.

• Инверсное включение транзистора.

Полевой транзистор, как и биполярный, может работать в инверсном режиме. При этом роль истока играет сток, а роль стока — исток.

Прямые (нормальные) характеристики могут отличаться от инверсных, так как области стока и истока различаются конструктивно и технологически.

• Частотные (динамические) свойства транзистора.

В полевом транзисторе в отличие от биполярного отсутствуют инжекция неосновных носителей и их перемещение по каналу, и поэтому не эти явления определяют динамические свойства. Инерционность полевого транзистора определяется в основном процессами перезаряда барьерной емкости p-n-перехода. Свое влияние оказывают также паразитные емкости между выводами и паразитные индуктивности выводов.

В справочных данных часто указывают значения следующих дифференциальных емкостей, которые перечислим ниже:

• входная емкость С_зи — это емкость между затвором и истоком при коротком замыкании по переменному току выходной цепи;
• проходная емкость С_зс — это емкость между затвором и стоком при разомкнутой по переменному току входной цепи;
• выходная емкость С_ис — это емкость между истоком и стоком при коротком замыкании по переменному току входной цепи.

Для транзистора КП10ЗЛ С_зи < 20 пФ, С_зс << 8 пФ при uис= 10 В и uзи= 0.

Крутизну S, как и коэффициент B биполярного транзистора, в ряде случаев представляют в форме комплексного числа S. При этом, как и для коэффициента B, определяют предельную частоту f_пpед. Это та частота, на которой выполняется условие:

| Ś | = 1 / √2 ·S_пт где S_пт — значение S на постоянном токе.

Для транзистора КП103Л данные по f_пpед в использованных справочниках отсутствуют, но известно, что его относят к транзисторам низкой частоты (предназначенным для работы на частотах до 3 МГц).

Полевые транзисторы | Электротехника

Полевыми транзисторами называют активные полупроводниковые приборы, в которых выходным током управляют с помощью электрического поля (в биполярных транзисторах выходной ток управляется входным током). Полевые транзисторы называют также униполярными, так как в процессе протекания электрического тока участвует только один вид носителей.

Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим переходом и с изолированным затвором. Все они имеют три электрода: исток (источник носителей тока), затвор (управляющий электрод) и сток (электрод, куда стекают носители).

Транзистор с управляющим p—n-переходом. Его схематическое изображение приведено на рис. 1.21, а условное графическое обозначение этого транзистора – на рис. 1.22, а, б (p— и n-типов соответственно). Стрелка указывает направление от слоя р к слою п (как и стрелка в изображении эмиттера биполярного транзистора). В интегральных микросхемах линейные размеры транзисторов могут быть существенно меньше 1 мкм.

Рис. 1.22 Устройство транзистора

Рис. 1.23 Графическое изображение: а – канал р-типа; б – канал n-типа

Удельное сопротивление слоя n (затвора) намного меньше удельного сопротивления слоя р (канала), поэтому область р-n-перехода, обедненная подвижными носителями заряда и имеющая очень большое удельное сопротивление, расположена главным образом в слое р.

Если типы проводимости слоев полупроводника в рассмотренном транзисторе изменить на противоположные, то получим полевой транзистор с управляющим
р-n-переходом и каналом n-типа. Если подать положительное напряжение между затвором и истоком транзистора с каналом р-типа: и_зи > 0, то оно сместит p—n-переход в обратном направлении.

При увеличении обратного напряжения на переходе он расширяется в основном за счет канала (в силу указанного выше различия в удельных сопротивлениях). Увеличение ширины перехода уменьшает толщину канала и, следовательно, увеличивает его сопротивление. Это приводит к уменьшению тока между истоком и стоком. Именно это явление позволяет управлять током с помощью напряжения и соответствующего ему электрического поля. Если напряжение и_зи достаточно велико, то канал полностью перекрывается областью p—n-перехода (напряжение отсечки).

В рабочем режиме р—n-переход должен находиться под обратным или нулевым напряжением. Поэтому в рабочем режиме ток затвора примерно равен нулю (i_з ? 0), а ток стока практически равен току истока.

На ширину р—n-перехода и толщину канала прямое влияние также оказывает напряжение между истоком и стоком. Пусть u_зи = 0 и подано положительное напряжение u_ис(рис. 1.24). Это напряжение окажется поданным и на промежуток затвор – сток, т.е. окажется, что u_зс = u_ис и р—n-переход находится под обратным напряжением.

Обратное напряжение в различных областях р—n-перехода различно. В областях вблизи истока это напряжение практически равно нулю, а в областях вблизи стока это напряжение примерно равно величине u_ис. Поэтому p—n-переход будет шире в тех областях, которые ближе к стоку. Можно считать, что напряжение в канале от истока к стоку увеличивается линейно.

При u_ис = U_зиотс канал полностью перекроется вблизи стока (рис. 1.25). При дальнейшем увеличении напряжения u_ис эта область канала, в которой он перекрыт, будет расширяться.

Рис. 1.24 Принцип действия транзистора

Рис. 1.25 Режим отсечки

Схемы включения транзистора. Для полевого транзистора, как и для биполярного, существуют три схемы включения: схемы с общим затвором (03), общим истоком (ОИ) и общим стоком (ОС). Наиболее часто используются схемы с общим истоком (рис. 1.26).

Так как в рабочем режиме i_c ? 0, то входные характеристики обычно не рассматриваются.

Выходные (стоковые) характеристики. Выходной характеристикой называют зависимость вида

где f – некоторая функция.

Выходные характеристики для транзистора с р—n-переходом и каналом n-типа приведены на рис. 1.27.

Обратимся к характеристике, соответствующей условию u_зи = 0. В линейной области (u_ис < 4 В) характеристика почти линейна (все характеристики этой области представляют собой почти прямые линии, веерообразно выходящие из начала координат). Она определяется сопротивлением канала. Транзистор, работающий в линейной области, можно использовать в качестве линейного управляемого сопротивления.

При u_ис > 4 В канал в области стока перекрывается. Дальнейшее увеличение напряжения приводит к очень незначительному росту тока, так как с увеличением напряжения область, в которой канал перекрыт, расширяется. При этом сопротивление промежутка исток-сток увеличивается, а ток i_c практически не изменяется. Это область насыщения. Ток стока в области насыщения u_зи = 0 и при заданном напряжении и_синазывают начальным током стока и обозначают через i_{c нач}. Для рассматриваемых характеристик i_{c нач} = 5 мА при и_си = 10 В.

Рис. 1.26 Схема с общей базой

Рис. 1.27 Выходные характеристики

Параметрами, характеризующими свойства транзистора усиливать напряжение, являются:

1) Крутизна стокозатворной характеристики S (крутизна характеристики полевого транзистора):

2) Внутреннее дифференциальное сопротивление Rис диф

3) Коэффициент усиления

Можно заметить, что

Транзисторы с изолированным затвором. Полевой транзистор с изолированным затвором – это транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Физической основой работы таких транзисторов является эффект поля, который состоит в изменении концентрации свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника под действием внешнего электрического поля. В соответствии с их структурой такие транзисторы называют МДП-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник) или МОП-транзисторами (металл-оксид-полупроводник). Существуют две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным и со встроенным каналами.

Рис. 1.28 Устройство МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа

На рис. 1.28 показан принцип устройства транзистора со встроенным каналом.

Основанием (подложкой) служит кремниевая пластинка с электропроводностью p-типа. В ней созданы две области с электропроводностью n⁺-типа с повышенной проводимостью. Эти области являются истоком и стоком и от них сделаны выводы. Между стоком и истоком имеется приповерхностый канал с электропроводностью n-типа. Заштрихованная область – диэлектрический слой из диоксида кремния (его толщина обычно составляет 0,1 – 0,2 мкм). Сверху диэлектрического слоя расположен затвор в виде тонкой металлической пленки. Кристалл такого транзистора обычно соединен с истоком, и его потенциал принимается за нулевой. Иногда от кристалла бывает сделан отдельный вывод.

Если к затвору приложено нулевое напряжение, то при подаче между стоком и истоком напряжения через канал потечет ток, представляющий собой поток электронов. Через кристалл ток не пойдет, так как один из p—n-переходов находится под обратным напряжением. При подаче на затвор напряжения отрицательной полярности относительно истока (следовательно, и кристалла) в канале образуется поперечное электрическое поле, которое выталкивает электроны из канала в области истока, стока и кристалла. Канал обедняется электронами, его сопротивление увеличивается, ток уменьшается. Чем больше напряжение на затворе, тем меньше ток. Такой режим называется режимом обеднения. Если подать положительное напряжение на затвор, то под действием поля из областей стока, истока и кристалла в канал будут приходить электроны. Сопротивление канала падает, ток увеличивается. Такой режим называется режимом обогащения. Если кристалл n-типа, то канал должен быть p-типа и полярность напряжения меняется на противоположную.

Другим типом является транзистор с индуцированным (инверсным) каналом (рис. 1.29). От предыдущего он отличается тем, что канал возникает только при подаче на затвор напряжения определенной полярности.

При отсутствии напряжения на затворе канала нет, между истоком и стоком
n⁺-типа расположен только кристалл p-типа и на одном из p-n⁺-переходов получается обратное напряжение. В этом состоянии сопротивление между стоком и истоком велико и транзистор закрыт. При подаче на затвор напряжения положительной полярности под влиянием поля затвора электроны проводимости будут перемещаться из областей стока и истока и p-области по направлению к затвору. Когда напряжение на затворе достигает своего отпирающего (порогового) значения (еденицы вольт), в приповерхностном слое концентрация электронов настолько увеличивается, что превышает концентрацию дырок, и в этом слое произойдет так называемая инверсия типа электропроводности, т.е. образуется тонкий канал n-типа, и транзистор начнет проводить ток. Чем больше напряжение на затворе, тем больше ток стока. Очевидно, что такой транзистор может работать только в режиме обогащения. Если подложка n-типа, то получится индуцированный канал p-типа. Транзисторы с индуцированным каналом часто встречаются в устройствах переключения. Схемы включения полевых транзисторов подобны схемам включения биполярных. Следует отметить, что полевой транзистор позволяет получить намного больший коэффициент усиления, нежели биполярный. Обладая высоким входным сопротивлением (и низким выходным) полевые транзисторы постепенно вытесняют биполярные.

По электропроводности канала различают p-канальные и n-канальные МДП-транзисторы. Условное обозначение этих приборов на электрических схемах показано на рис. 1.30. Существует классификация МДП-транзисторов по конструктивно-технологическим признакам (чаще по виду материала затвора).

Рис. 1.30 Условные графические обозначения полевых транзисторов
с изолированным затвором: а – со встроенным р-каналом; б – со встроенным
n-каналом; в – с индуцированным p-каналом; г – с индуцированным n-каналом

Интегральные микросхемы, содержащие одновременно p—канальные и n-канальные МДП-транзисторы, называют комплементарными (сокращенно КМДП-ИМС). КМДП-ИМС отличаются высокой помехоустойчивостью, малой потребляемой мощностью, высоким быстродействием.

Частотные свойства полевых транзисторов определяются постоянной времени RC-цепи затвора. Поскольку входная емкость Сзи у транзисторов с р—n-переходом велика (десятки пикофарад), их применение в усилительных каскадах с большим входным сопротивлением возможно в диапазоне частот, не превышающих сотен килогерц – единиц мегагерц.

При работе в переключающих схемах скорость переключения полностью определяется постоянной времени RC-цепи затвора. У полевых транзисторов с изолированным затвором входная емкость значительно меньше, поэтому их частотные свойства намного лучше, чем у полевых транзисторов с р-n-переходом.

10.4. Типовые схемы включения полевых транзисторов и их параметры

Как и биполярные транзисторы, полевые транзисторы используются в трех основных схемах включения (рис. 10.14): с общим истоком (ОИ), с общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).

Схемным аналогом усилительного каскада с общим эмиттером является каскад с ОИ, схема которого на транзисторе с управляющим pn-переходом приведена на рис. 10.26.
	Рис. 10.26

Входное сопротивление полевого транзистора очень велико и составляет сотни МОм. Поэтому входное сопротивление каскада с ОИ будет определяться сопротивлением резистора в цепи затвора. Сопротивлениевключается для обеспечения гальванической связи затвора с общей заземленной шиной. Сопротивлениевыбирается таким образом, чтобы, с одной стороны, как можно меньше шунтировать большое входное сопротивление транзистора, а с другой – не создавать заметного падения напряжения от протекания черезтока утечки обратносмещенного управляющегоpn-перехода. Обычно выбирают. Большое входное сопротивление является достоинством каскада с ОИ на полевом транзисторе при использовании его в качестве входных каскадов усилителей напряжения, так как позволяет наиболее полно обеспечить условие значительного превосходства входного сопротивления над сопротивлениемисточника входного сигнала.

Резистор в цепи стока служит для ограничения тока стокаи обеспечения работы транзистора в рабочей области его статических характеристик. Из четырехполюсной модели полевого транзистора следует, что ток стока зависит от напряжений на электродах и внутренних параметров транзистора:. Поскольку, то после подстановок и преобразований получаем:

. (10.3)

Коэффициент усиления каскада с ОИ по напряжению равен по определению отношению напряжений или. Подставляя в это отношение выражение (10.3) и преобразуя, получим:

. (10.4)

Знак минус в правой части выражения (10.4) показывает, что выходное напряжение каскада с ОИ находится в противофазе с входным напряжением. Поскольку на пологом участке выходной статической характеристики ток стока практически не изменяется, то. В связи с этим выражение (10.4) можно упростить

. (10.5)

Наличие емкостей иобуславливает существование частотной зависимости коэффициента усиления по напряжению:

или в операторной форме

,

где определяется в соответствии с выражением (10.5),, а. Если, то верхняя рабочая частотаопределяется только:. Не учитываяи подставляя приведенные ранее зависимости, получим.

Выходное сопротивление каскада с ОИ находится в соответствии с выражением:

. (10.6)

Таким образом выходное сопротивление каскада определяется сопротивлением резистора в стоковой цепи полевого транзистора и составляет обычно единицы кОм при использовании транзистора с управляющимpn-переходом и МДП-транзистора с индуцированным каналом и десятки кОм для МДП-транзистора со встроенным каналом.

Коэффициент усиления по токукаскада с ОИ может быть выражен через коэффициент усиления по напряжениюи входное и выходное сопротивления каскада:. Подставляя в эту формулу приведенные ранее зависимости, получим выражение для коэффициента усиления по току:

. (10.7)

Наконец, поскольку коэффициент усиления по мощности равен, то

. (10.8)

Таким образом, каскад с ОИ обеспечивает значительное входное сопротивление ; меньшее, чем, выходное сопротивление; достаточно большое усиление по току, напряжениюи мощности.

Схемным аналогом каскада с общим коллектором (эмиттерного повторителя) на биполярных транзисторах является каскад с общим стоком (истоковый повторитель) на полевых транзисторах. Схема каскада с общим стоком (ОС) на транзисторе с управляющим pn-переходом приведена на рис. 10.27.
	Рис. 10.27

Входное сопротивление каскада с ОС равно . Поскольку входное сопротивление полевого транзистораочень велико и составляет сотни Мом, то

. (10.9)

Выходное сопротивление каскада с ОС равно . Поскольку выходное сопротивление полевого транзистораравно минимальному сопротивлению канала, которое достигается при, т.е. при максимальной крутизне характеристики передачи, то. Отсюда следует, что

. (10.10)

Коэффициент усиления по напряжению определяется в соответствии с выражением

. (10.11)

При коэффициент усиления по напряжению. Это означает, что входное и выходное напряжения совпадают по фазе и приблизительно одинаковы по величине, откуда и происходит название каскада – истоковый повторитель.

Коэффициент усиления по токукаскада с ОС, следовательно, и коэффициент усиления по мощности.

Входная емкость каскада с ОС , что существенно (враз) меньше входной емкости каскада с ОИ. В связи с этимвраз и, что говорит о более широком частотном диапазоне каскада с ОС, чем каскада с ОИ.

Таким образом, каскад с ОС обеспечивает значительное входное сопротивление ; небольшое выходное сопротивление; повторение на выходе входного напряжения по величине и фазе и более широкий частотный диапазон, чем каскад с ОИ.

Каскад с ОС в основном используется как согласующий каскад (согласование сопротивлений без изменения амплитуды сигнала) в усилительных схемах, например, для согласования выхода источника входного сигнала с входом усилителя.

Схемным аналогом каскада с общей базой на биполярных транзисторах является каскад с общим затвором на полевых транзисторах. Схема каскада с общим затвором (ОЗ) на транзисторе с управляющим pn-переходом приведена на рис. 10.28.
	Рис. 10.28

Каскад с ОЗ имеет входное сопротивление . Посколькудля схем с ОИ и ОС, то, что ограничивает применение каскада с ОЗ.

Так как входной ток практически равен выходному, то . Коэффициент усиления по напряжению, коэффициент усиления по мощности тоже, но.

Выходное сопротивление каскада с ОЗ .

Заканчивая рассмотрение полевых транзисторов, следует отметить, что в каждом из двух (с управляющим pn-переходом и МДП) типов помимо рассмотренных используются и другие разновидности полевых транзисторов:

— с управляющим pn-переходом и с вертикальным каналом;

— с управляющим pn-переходом и барьером Шоттки;

— с управляющим pn-переходом на арсениде галлия;

— МДП с коротким каналом на высокоомной подложке;

— МДП, изготовленные по методу двойной диффузии;

— МДП с вертикальным каналом;

— МДП на арсениде галлия.

FET в качестве коммутатора | Работа полевого или полевого транзистора в качестве переключателя

В этом руководстве мы узнаем о полевых транзисторах или полевых транзисторах, их работе, областях работы и увидим работу полевого транзистора как переключателя. Мы увидим, как и JFET, и MOSFET могут использоваться в коммутационных приложениях.

Введение

Широкий спектр преимуществ, таких как высокий входной импеданс, простота изготовления, простые операции и т. Д., Позволяет широко использовать полевые транзисторы (FET) в различных приложениях, особенно в системах интегральных схем.

полевые транзисторы — это 2 транзистора ^{-го поколения} после биполярных транзисторов. Их можно использовать в качестве усилителей в осциллографах, испытательных и измерительных приборах, электронных вольтметрах и т. Д., А также при коммутации.

Давайте подробно рассмотрим работу полевого транзистора как переключателя. Но перед этим мы должны сначала взглянуть на основы полевого транзистора и его работы.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Полевой транзистор и его рабочие области

Полевой транзистор — это униполярное устройство, в котором ток переносится только основными носителями (либо мотыгами, либо электронами).Полевой транзистор — это устройство, управляемое напряжением, что означает, что, управляя напряжением между затвором и истоком, выходной ток изменяется.

Давайте рассмотрим N-канальный JFET для понимания рабочих регионов. Работа или характеристики JFET разделены на три различных области, а именно омическую область, область насыщения и область отсечки. Напряжение, приложенное к стоку, обозначается как V _DS (иногда также обозначается как V _DD ), а напряжение на затворе обозначается как V _GS или V _GG .

N-Channel JFET Режимы работы полевого транзистора

Омическая область (V _DS > 0 и V _DS P )

В этой области слой истощения канала очень мал а полевой транзистор действует как переменный резистор.

В этом случае значение V _DS больше нуля и меньше V _P , поэтому нет отслаивания канала и увеличивается ток I _D . Когда мы увеличиваем напряжение затвора истока V _GS , проводимость канала падает, а сопротивление увеличивается.Следовательно, области истощения будут расширяться, образуя узкий канал. Сопротивление канала обычно изменяется от 100 Ом до 10 кОм и, очевидно, регулирует напряжение. Следовательно, в этой области транзистор действует как резистор, управляемый напряжением.

Область насыщения (V _DS > V _GS — V _P )

Эта область начинается с точки, где V _DS больше, чем V _GS минус V _P , здесь V _P — напряжение отсечки.В этой области ток стока I _D полностью зависит от V _GS , а не от V _DS . Полевой транзистор работает в этой области для усиления сигналов, а также для операций переключения. Из рисунка видно, что когда V _GS равен нулю, протекает максимальный ток I _D . Когда мы меняем V _GS на более отрицательное, то ток стока падает. При определенном значении V _GS ток стока постоянно течет через устройство.Следовательно, эту область также называют областью постоянного тока.

Область отсечки (V _GS P )

Это область, в которой ток стока I _D равен нулю и устройство выключено. В этом случае напряжение затвора истока V _GS меньше напряжения отсечки V _P . Это означает, что значение V _GS более отрицательное, чем значение V _P . Таким образом, канал закрывается и не пропускает ток через устройство.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Полевой транзистор в качестве переключателя (JFET)

Из приведенного выше обсуждения ясно, что полевой транзистор можно использовать в качестве переключателя, управляя им в двух областях: области отсечки и насыщения. . Когда V _GS равен нулю, полевой транзистор работает в области насыщения, и через него протекает максимальный ток. Следовательно, это похоже на полностью включенное состояние. Точно так же, когда приложенный VGS является более отрицательным, чем напряжение отсечки, полевой транзистор работает в области отсечки и не допускает протекания тока через устройство.Следовательно, полевой транзистор находится в полностью выключенном состоянии. Полевой транзистор можно использовать в качестве переключателя в различных конфигурациях, некоторые из них приведены ниже.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Полевой транзистор, используемый как шунтирующий переключатель

Давайте посмотрим на рисунок ниже, где полевой транзистор подключен параллельно нагрузке и действует как аналоговый переключатель.

• Когда примененное VGS равно нулю, полевой транзистор включается, работая в области насыщения, и его сопротивление очень мало, почти 100 Ом. Выходное напряжение на полевом транзисторе составляет В _OUT = В _в * {R _DS / (R _D + R _{DS (ON)} )}.Поскольку сопротивление R _D очень велико, выходное напряжение примерно считается нулевым.
• Когда мы прикладываем отрицательное напряжение, которое равно напряжению отсечки на затворе, полевой транзистор работает в области отсечки и действует как устройство с высоким сопротивлением, а выходное напряжение равно входному напряжению.

Полевой транзистор в качестве схемы параллельного переключателя

НАЗАД В начало

Полевой транзистор, используемый в качестве последовательного переключателя

На рисунке ниже показана другая конфигурация цепи переключателя полевого транзистора.В этой схеме полевой транзистор действует как последовательный переключатель. Он действует как замкнутый переключатель, если управляющее напряжение равно нулю, и разомкнутый переключатель, если управляющее напряжение отрицательное. Когда полевой транзистор включен, входной сигнал появляется на выходе, а когда он выключен, выход равен нулю.

FET как последовательная схема переключения

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Пример N-канального JFET в качестве переключателя

На рисунке ниже показано, как N-канальный JFET используется для переключения светодиода. Светодиод подключается между клеммами питания и истока через резистор.Здесь резистор используется для ограничения тока через светодиод. Клемма затвора транзистора подключена к отрицательному питанию.

• Из приведенного выше обсуждения нулевое напряжение на выводе затвора заставляет ток течь через светодиод, потому что полевой транзистор находится в режиме насыщения. Таким образом, светодиод загорается.
• При достаточном отрицательном напряжении на выводе затвора (около 3-4 вольт) JFET переходит в режим отсечки, поэтому светодиод гаснет.

N-канальный JFET для переключения светодиодной схемы

НАЗАД

P-канальный JFET в качестве переключателя

До сих пор мы обсуждали N-канальный JFET в качестве переключателя.Другой тип JFET — это P-канальный JFET, и работа этого полевого транзистора также аналогична N-типу, но разница только в положительном напряжении на выводе затвора.

• Когда напряжение затвора истока равно нулю, полевой транзистор работает в области насыщения, поэтому полевой транзистор включается, что, в свою очередь, заставляет ток течь от стока к истоку.
• А положительное напряжение между затвором и истоком приводит к отключению тока через полевой транзистор. Итак, полевой транзистор находится в состоянии разомкнутой цепи.

P-канальный JFET в качестве схемы переключения

НАЗАД В начало

Пример P-канального JFET в качестве переключателя

Подобно N-канальному светодиоду, управляемому JFET, схема коммутируемого светодиода P-канала JFET представлена ​​ниже . Разница между двумя схемами заключается в источнике питания на выводе затвора.

• Состояние включения остается одинаковым для обеих цепей: нулевое напряжение на клемме затвора заставляет светодиод светиться, когда полевой транзистор активен.
• Для переключения полевого транзистора в режим отсечки достаточное положительное напряжение (в данном случае от 3 до 4 вольт) останавливает ток через цепь.Поэтому светодиод выключен. Мы также можем использовать полевые транзисторы для включения цепей реле, драйверов двигателей и других электронных схем управления.

P-Channel JFET для переключения светодиода

ВЕРНУТЬСЯ В начало

MOSFET в качестве переключателя

Другой тип FET — это MOSFET, который также является устройством, управляемым напряжением. Уровень V _GS , при котором ток стока увеличится или начнет течь, называется пороговым напряжением V _T .Следовательно, если увеличить V _GS , ток стока тоже возрастет. И если мы увеличим V _GS , оставив постоянным V _DS , то ток стока достигнет уровня насыщения, как в случае JFET.

MOSFET работает в режиме отсечки, когда V _GS ниже порогового уровня. Следовательно, в этом режиме ток стока не течет. Следовательно, действует как переключатель ОТКРЫТЬ

Для лучшего понимания рассмотрим приведенный ниже рисунок, где N-канальный полевой МОП-транзистор расширенного типа переключается на разные напряжения на выводе затвора.

• На приведенном ниже рисунке вывод затвора MOSFET подключен к V _DD , так что напряжение, подаваемое на вывод затвора, является максимальным. Это приводит к тому, что сопротивление канала становится таким маленьким и позволяет протекать максимальному току стока. Это называется режимом насыщения, и в этом режиме полевой МОП-транзистор полностью включен как замкнутый переключатель. Для полевого МОП-транзистора с P-каналом для включения потенциал затвора должен быть более отрицательным по отношению к источнику.
• В области отсечки приложенное V _GS меньше порогового уровня напряжения, поэтому ток стока равен нулю.Следовательно, полевой МОП-транзистор находится в режиме ВЫКЛ, как и разомкнутый переключатель, как показано на рисунке.

МОП-транзистор в качестве схемы переключения

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Пример МОП-транзистора в качестве переключателя

Рассмотрим схему МОП-транзистора, которая управляет светодиодом, как показано на рисунке. Здесь N-канальный полевой МОП-транзистор используется для переключения светодиода с помощью простого переключателя.

• Когда переключатель в разомкнутом состоянии вызывает нулевое напряжение на затворе относительно земли или источника.Таким образом, полевой МОП-транзистор остается выключенным, и светодиод не светится.
• Когда переключатель нажимается, чтобы закрыть его, соответствующее положительное напряжение (в данном случае 5 В) подается на клемму затвора. Итак, полевой МОП-транзистор включен, и светодиод начнет светиться.
• Здесь это простая резистивная нагрузка, но в случае любых индуктивных нагрузок, таких как двигатели, реле, мы должны использовать свободно вращающиеся диоды через нагрузку, чтобы защитить полевой МОП-транзистор от наведенных напряжений.

MOSFET для переключения светодиода

В большинстве схем MOSFET используется в качестве переключателя по сравнению с JFET из-за его преимуществ.Мы также можем использовать схему переключения (для управления нагрузкой на определенной частоте переключения) для полевых транзисторов JFET и полевых МОП-транзисторов для получения сигналов ШИМ в зависимости от требований к нагрузке.

Мы надеемся, что эта общая информация, возможно, позволила вам понять, как мы можем переключать нагрузки с помощью полевых транзисторов с условиями переключения и необходимыми цифрами. Вы также можете написать нам о любых сомнениях или технической помощи по этой концепции в разделе комментариев ниже.

ВЕРНУТЬСЯ В начало

ПРЕДЫДУЩИЙ — ТРАНЗИСТОР КАК ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

СЛЕДУЮЩИЙ — ТРАНЗИСТОР ДАРЛИНГТОНА

Основы, принцип работы и применение

МОП-транзистор (металлооксидный полупроводниковый) является полупроводниковым полупроводниковым устройством. широко используется для коммутации и усиления электронных сигналов в электронных устройствах.МОП-транзистор — это либо сердечник, либо интегральная схема, где он спроектирован и изготовлен в виде единого кристалла, поскольку устройство доступно в очень малых размерах. Введение устройства MOSFET внесло изменения в область коммутации в электронике . Давайте подробно объясним эту концепцию.

Что такое полевой МОП-транзистор?

МОП-транзистор — это четырехконтактное устройство, имеющее выводы истока (S), затвора (G), стока (D) и корпуса (B). Как правило, корпус полевого МОП-транзистора соединен с выводом истока, образуя трехконтактное устройство, такое как полевой транзистор.MOSFET обычно рассматривается как транзистор и используется как в аналоговых, так и в цифровых схемах. Это основное введение в MOSFET . И общая структура этого устройства следующая:

MOSFET

Из вышеупомянутой структуры MOSFET функциональность MOSFET зависит от электрических изменений, происходящих в ширине канала вместе с потоком носителей (дырок или электронов). Носители заряда входят в канал через вывод истока и выходят через сток.

Ширина канала контролируется напряжением на электроде, который называется затвором и расположен между истоком и стоком. Он изолирован от канала очень тонким слоем оксида металла. Емкость MOS, которая существует в устройстве, является важной частью, в которой вся операция осуществляется через нее. МОП-транзистор

с клеммами

МОП-транзистор может работать двумя способами.

• Режим истощения
• Режим улучшения

Режим истощения

Когда на клемме затвора нет напряжения, канал показывает максимальную проводимость.В то время как, когда напряжение на выводе затвора является положительным или отрицательным, проводимость канала уменьшается.

Например,

Enhancement Mode

Когда на клемме затвора нет напряжения, устройство не проводит ток. Когда на выводе затвора имеется максимальное напряжение, устройство показывает повышенную проводимость.

Режим расширения

Принцип работы полевого МОП-транзистора

Основным принципом устройства полевого МОП-транзистора является возможность управления напряжением и током между выводами истока и стока.Он работает почти как переключатель, а функциональность устройства основана на МОП-конденсаторе. Конденсатор MOS является основной частью MOSFET.

Поверхность полупроводника в нижнем оксидном слое, который расположен между выводами истока и стока, может быть инвертирован из p-типа в n-тип путем приложения положительного или отрицательного напряжения затвора соответственно. Когда мы прикладываем силу отталкивания к положительному напряжению затвора, то дырки, находящиеся под оксидным слоем, толкаются вниз вместе с подложкой.

Область обеднения, заполненная связанными отрицательными зарядами, которые связаны с атомами акцептора. Когда достигаются электроны, развивается канал. Положительное напряжение также притягивает электроны из n + областей истока и стока в канал. Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение затвора управляет электронами в канале. Если вместо положительного напряжения приложить отрицательное напряжение, под слоем оксида образуется дырочный канал.Блок-схема полевого МОП-транзистора

МОП-транзистор с Р-каналом

МОП-транзистор с Р-каналом имеет область Р-канала, расположенную между выводами истока и стока. Это четырехконтактное устройство, имеющее выводы в качестве затвора, стока, истока и корпуса. Сток и исток представляют собой сильно легированную p + -область, а тело или подложка — n-типа. Ток идет в направлении положительно заряженных дырок.

Когда мы прикладываем отрицательное напряжение с силой отталкивания к выводу затвора, электроны, находящиеся под оксидным слоем, проталкиваются вниз в подложку.Область обеднения заселена связанными положительными зарядами, которые связаны с донорными атомами. Отрицательное напряжение затвора также притягивает дырки из области p + истока и стока в область канала.

Режим истощения P Channel Расширенный режим P-канала

N-канальный MOSFET

N-канальный MOSFET имеет N-канальную область, расположенную между выводами истока и стока. Это четырехконтактное устройство, имеющее выводы как затвор, сток, исток и корпус. В этом типе полевого транзистора сток и исток представляют собой сильно легированную область n +, а подложка или тело относятся к P-типу.

Протекание тока в этом типе полевого МОП-транзистора происходит из-за отрицательно заряженных электронов. Когда мы прикладываем положительное напряжение с силой отталкивания к выводу затвора, отверстия, имеющиеся под оксидным слоем, проталкиваются вниз в подложку. Область обеднения населена связанными отрицательными зарядами, которые связаны с атомами акцептора.

При достижении электронами формируется канал. Положительное напряжение также притягивает электроны из n + областей истока и стока в канал.Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение затвора управляет электронами в канале. Вместо положительного напряжения, если мы подадим отрицательное напряжение, под оксидным слоем образуется дырочный канал.

Enhancement Mode N Channel

MOSFET Области работы

В наиболее общем сценарии работа этого устройства происходит в основном в трех регионах, а именно:

• Cut-off Region — Это регион, где устройство будет в состоянии ВЫКЛЮЧЕНО, и через него будет проходить нулевой ток.Здесь устройство функционирует как базовый переключатель и используется в тех случаях, когда они необходимы для работы в качестве электрических переключателей.
• Область насыщения — В этой области устройства будут иметь постоянное значение тока от стока к истоку без учета увеличения напряжения между стоком и истоком. Это происходит только один раз, когда напряжение между стоком и истоком увеличивается больше, чем значение напряжения отсечки. В этом сценарии устройство функционирует как замкнутый переключатель, в котором протекает ток насыщения через сток к клеммам истока.Благодаря этому выбирается область насыщения, когда предполагается, что устройства должны выполнять переключение.
• Линейная / омическая область — Это область, в которой ток через сток к выводу истока увеличивается с увеличением напряжения на пути от стока к истоку. Когда полевые МОП-транзисторы работают в этой линейной области, они выполняют функции усилителя.

Давайте теперь рассмотрим характеристики переключения MOSFET

Полупроводник, такой как MOSFET или Bipolar Junction Transistor, в основном функционирует как переключатели в двух сценариях: один находится в состоянии ВКЛ, а другой — в состоянии ВЫКЛ.Чтобы рассмотреть эту функциональность, давайте взглянем на идеальные и практические характеристики устройства MOSFET.

Характеристики идеального переключателя

Когда полевой МОП-транзистор должен работать как идеальный переключатель, он должен иметь следующие свойства:

• В состоянии ВКЛ должно быть ограничение тока, которое он несет
• В Состояние ВЫКЛ, уровни напряжения блокировки не должны иметь каких-либо ограничений
• Когда устройство работает в состоянии ВКЛ, значение падения напряжения должно быть нулевым
• Сопротивление в состоянии ВЫКЛ должно быть бесконечным
• Не должно быть ограничений по скорости эксплуатации

Практические характеристики переключателя

Поскольку мир не ограничивается только идеальными приложениями, функционирование полевого МОП-транзистора применимо даже для практических целей.В практическом сценарии устройство должно обладать следующими свойствами.

• В состоянии ВКЛ возможности управления мощностью должны быть ограничены, что означает, что необходимо ограничить поток тока проводимости.
• В выключенном состоянии уровни напряжения блокировки не должны ограничиваться
• Включение и выключение на конечное время ограничивает ограничивающую скорость устройства и даже ограничивает функциональную частоту
• В состоянии ВКЛ устройства MOSFET будет минимальные значения сопротивления, при которых это приводит к падению напряжения при прямом смещении.Кроме того, существует конечное сопротивление в выключенном состоянии, которое обеспечивает обратный ток утечки
• Когда устройство работает с практическими характеристиками, оно теряет питание при включении и выключении. Это происходит даже в переходных состояниях.

Пример полевого МОП-транзистора в качестве переключателя

В приведенной ниже компоновке схемы расширенный режим и N-канальный МОП-транзистор используются для переключения пробной лампы в условиях ВКЛ и ВЫКЛ. Положительное напряжение на выводе затвора прикладывается к базе транзистора, и лампа переходит в состояние ВКЛ, и здесь V _GS = + v или при нулевом уровне напряжения устройство переключается в состояние ВЫКЛ, где V _GS = 0 .

МОП-транзистор в качестве переключателя

Если резистивная нагрузка лампы должна быть заменена индуктивной нагрузкой и подключена к реле или диоду, который защищен от нагрузки. В приведенной выше схеме это очень простая схема для переключения резистивной нагрузки, такой как лампа или светодиод. Но при использовании MOSFET в качестве переключателя с индуктивной или емкостной нагрузкой для устройства MOSFET требуется защита.

Если в случае, когда MOSFET не защищен, это может привести к повреждению устройства.Чтобы полевой МОП-транзистор работал как аналоговое переключающее устройство, он должен переключаться между его областью отсечки, где V _GS = 0, и областью насыщения, где V _GS = + v.

Описание видео

МОП-транзистор может также работать как транзистор, и его сокращенно называют полевым транзистором на основе оксида кремния и металла. Здесь само название указывало на то, что устройство может работать как транзистор. Он будет иметь P-канал и N-канал. Устройство подключается таким образом с помощью четырех клемм истока, затвора и стока, резистивная нагрузка 24 Ом подключается последовательно с амперметром, а измеритель напряжения подключается к полевому МОП-транзистору.

В транзисторе ток в затворе протекает в положительном направлении, а вывод истока соединен с землей. В то время как в устройствах с биполярным соединением транзисторов ток протекает по пути от базы к эмиттеру. Но в этом устройстве нет тока, потому что в начале затвора есть конденсатор, ему просто требуется только напряжение.

Это может быть достигнуто путем продолжения процесса моделирования и включения / выключения. Когда переключатель находится в положении ON, ток через цепь не протекает, когда сопротивление 24 Ом и 0.29 амперметра, то мы находим пренебрежимо малое падение напряжения на источнике, потому что на этом устройстве + 0,21 В.

Сопротивление между стоком и истоком обозначается как RDS. Из-за этого RDS при протекании тока в цепи появляется падение напряжения. RDS различается в зависимости от типа устройства (он может варьироваться в пределах от 0,001, 0,005 до 0,05 в зависимости от типа напряжения.

Несколько понятий, которые следует изучить:

1). Как выбрать полевой МОП-транзистор в качестве коммутатора ?

При выборе полевого МОП-транзистора в качестве переключателя необходимо соблюдать несколько условий, а именно:

• Использование полярности канала P или N
• Максимальное номинальное значение рабочего напряжения и тока
• Повышенное значение Rds ON, которое означает, что сопротивление на выводе от стока к источнику при полностью открытом канале
• Повышенная рабочая частота
• Тип упаковки — To-220, DPAck и многие другие.

2). Что такое эффективность переключателя MOSFET?

Основным ограничением при использовании MOSFET в качестве переключающего устройства является повышенное значение тока стока, на которое может быть способно это устройство. Это означает, что RDS в состоянии ON является решающим параметром, определяющим коммутационную способность полевого МОП-транзистора. Он представлен как отношение напряжения сток-исток к току стока. Его нужно рассчитывать только в состоянии ВКЛ транзистора.

3).Почему переключатель MOSFET используется в повышающем преобразователе?

Как правило, повышающему преобразователю необходим переключающий транзистор для работы устройства. Итак, в качестве переключающих транзисторов используются полевые МОП-транзисторы. Эти устройства используются для определения текущего значения и значений напряжения. Кроме того, учитывая скорость переключения и стоимость, они широко используются.

Таким же образом MOSFET можно использовать по-разному. и это

• MOSFET в качестве переключателя для светодиода
• remove_circle_outline
• MOSFET в качестве переключателя для Arduino
• MOSFET переключатель для нагрузки переменного тока
• MOSFET переключатель для двигателя постоянного тока
• MOSFET переключатель
• MOSFET переключатель
• MOSFET переключатель
MOSFET переключатель
• для отрицательного напряжения с Arduino
• MOSFET в качестве переключателя с микроконтроллером
• MOSFET переключатель с гистерезисом
• MOSFET в качестве переключающего диода и активного резистора
• MOSFET как уравнение переключателя
• MOSFET переключатель для страйкбола
• MOSFET переключатель в качестве затвора
• MOSFET как резистор переключателя
• MOSFET переключающий соленоид
• MOSFET переключатель с использованием оптопары
• MOSFET переключатель с гистерезисом

Применение MOSFET в качестве переключателя

Одним из наиболее ярких примеров этого устройства является его использование в качестве переключателя автоматической регулировки яркости в уличных фонарях.В наши дни многие огни, которые мы наблюдаем на автомагистралях, состоят из газоразрядных ламп высокой интенсивности. Но использование HID-ламп потребляет повышенный уровень энергии.

Яркость не может быть ограничена в зависимости от требований, поэтому должен быть переключатель для альтернативного метода освещения, и это светодиод. Использование светодиодной системы позволит преодолеть недостатки высокоинтенсивных ламп. Основная идея, лежащая в основе конструкции, заключалась в том, чтобы управлять освещением непосредственно на шоссе с помощью микропроцессора.Применение полевого МОП-транзистора

в качестве коммутатора

Этого можно достичь, просто изменив тактовые импульсы. По необходимости это устройство используется для включения ламп. Он состоит из платы Raspberry Pi, на которой установлен процессор для управления. Здесь светодиоды могут быть заменены на HID, и они связаны с процессором через MOSFET. Микроконтроллер выполняет соответствующие рабочие циклы, а затем переключается на MOSFET, чтобы обеспечить высокий уровень интенсивности.

Преимущества

Некоторые из преимуществ:

• Он обеспечивает повышенную эффективность даже при работе при минимальных уровнях напряжения
• Отсутствует ток затвора, что создает большее входное сопротивление, что дополнительно увеличивает скорость переключения для устройства
• Эти устройства могут работать при минимальных уровнях мощности и потребляют минимальный ток.

Недостатки

Некоторые из недостатков:

• Когда эти устройства работают при уровнях напряжения перегрузки, это создает нестабильность устройства
• Поскольку устройства имеют тонкий оксидный слой, это может привести к повреждению устройства при воздействии электростатических зарядов.

Приложения

Области применения MOSFET:

• Усилители, изготовленные из MOSFET, широко используются в широком диапазоне частот
• Регулировка для двигателей постоянного тока обеспечивают эти устройства 901 50
• Поскольку они имеют повышенную скорость переключения, они идеально подходят для создания усилителей с прерывателями.
• Функционирует как пассивный компонент для различных электронных элементов.

В конце концов, можно сделать вывод, что транзистору требуется ток, тогда как MOSFET требует напряжения. Требования к управлению MOSFET намного лучше, намного проще по сравнению с BJT. А также знаю Как подключить Mosfet к переключателю?

Фото:

MOSFET-переключатели

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• Разберитесь в работе переключателей Power MOSFET.
• Признать важные характеристики силовых полевых МОП-транзисторов.
• Выберите подходящие силовые полевые МОП-транзисторы для переключения постоянного тока.
• Опишите типичные схемы драйверов для силовых полевых МОП-транзисторов при коммутации и управлении сильноточными нагрузками.
• Ознакомьтесь с типичными мерами безопасности для предотвращения повреждений из-за перегрева, перенапряжения или перегрузки по току.

Строительство переключателей MOSFET.

Рис. 4.6.2 Переключатель MOSFET

Рис. 4.6.3 PWM + Logic

Источник сигнала

Для проверки расчетов, выполненных в модуле 4.5, схема, показанная на рис. 4.6.2, была построена на стрип-плате (proto-board). Требуется всего несколько компонентов, и схема также включает оптоизолятор для изоляции любой схемы логического входа от сильноточного высоковольтного выхода, которым может управлять переключатель.

Нагрузкой схемы переключателя полевого МОП-транзистора в данном случае является лампа автомобильной фары мощностью 12 В и 36 Вт, а входом в переключатель полевого МОП-транзистора будет сигнал логического уровня с широтно-импульсной модуляцией.Это может быть обеспечено любой логической схемой, совместимой с напряжением 5 В, производящей ШИМ-сигнал на частоте в диапазоне высоких звуковых частот. В первоначальных тестах переключатель нижнего уровня N-канального МОП-транзистора был подключен к схеме с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) + логическая схема, основанная на модифицированной версии конструкции с одним таймером 555 (рис. 4.4.8) в разделе Learnabout-Electronics Oscillators, где описание его работы можно найти. Для этих тестов был добавлен инвертор Шмитта, чтобы гарантировать быстрое нарастание и спад выходного сигнала ШИМ.Вы можете скачать полную информацию о конструкции схемы ШИМ здесь.

A В качестве альтернативы переменный входной сигнал ШИМ может быть получен из любой схемы, имеющей логический выход 5 В, такой как Arduino, как показано на рис. 4.6.9, в этом случае выполняется простой эскиз ШИМ, который постоянно затемняет и увеличивает яркость лампы.

Принципиальная схема коммутатора показана на рис. 4.6.5, а схема начальных испытаний — на рис. 4.6.1.

Рис. 4.6.4 Переключатель низкого уровня N канала

Источники широтно-импульсной модуляции

Два выхода доступны из схемы ШИМ, которые являются фактическим сигналом ШИМ и инвертированной версией.Любой из них может быть применен к входным клеммам схемы MOSFET. Для тестирования выход переключателя MOSFET был подключен к нагрузке 36 Вт (лампа автомобильной фары), подключенной между источником питания лампы 12 В и клеммой стока переключателя MOSFET, как показано на рис. 4.6.5. Это представляет собой максимальную нагрузку 3А, на которую рассчитана схема, поскольку 3А также является общим максимальным током, доступным от стендовых источников питания.

Входной сигнал ШИМ также может быть получен из любой схемы, имеющей логический выход 5 В, такой как Arduino, как показано на рисунке 4.6.8, в данном случае выполняется простой скетч PWM, который постоянно затемняет и увеличивает яркость лампы.

Работа схемы широтно-импульсного модулятора основана на схеме 555, описанной в модуле генераторов 4.4. Для использования в качестве драйвера MOSFET схема была немного изменена, чтобы увеличить частоту ее работы, так как, когда она используется для управления нагрузками, такими как щеточные электродвигатели постоянного тока, частота работы должна быть достаточно высокой, чтобы не вызывать слышимого завывания, поскольку индуктивный характер двигателя может заставить его работать как громкоговоритель на низких частотах.Действие оптоизолятора также описано в Модуле 5.2 «Полупроводники».

A Схема переключателя полевого МОП-транзистора

Рис. 4.6.5 Переключатель MOSFET с изолированным входом

Оптоизолятор (IC1) и два его резистора R1 и R2 не являются абсолютно необходимыми для работы полевого МОП-транзистора, но очень желательны, потому что вся схема представляет собой очень полезный автономный переключатель, подходящий для взаимодействия со многими низковольтными и низковольтными Электроника к периферийным устройствам с более высоким напряжением / током.IC1 выполняет две функции; он изолирует любую внешнюю схему управления от полевого МОП-транзистора, а также увеличивает амплитуду логического сигнала 5 В в достаточной степени, чтобы управлять стандартным (т.е. не версией с логическим входом) полевым МОП-транзистором без необходимости в дополнительном усилителе. Назначение R3 — предотвратить или ослабить любой звон, который может быть вызван комбинацией емкости затвора и индуктивности любой проводки, особенно в схемах возбуждения, работающих на высоких частотах, где это более важно при управлении более высокочастотными цепями, такими как импульсные источники питания.Типичное значение для R3 составляет 100 Ом или меньше, так как более высокие значения могут замедлить переключение.

При переключении полевых МОП-транзисторов важно, чтобы время переключения между выключенным и включенным состояниями было как можно короче. Когда полевой МОП-транзистор полностью включен (насыщен), напряжение сток-исток близко к нулю, поэтому, хотя может протекать большой ток, рассеиваемая мощность (I ² R) очень мала. Когда полевой МОП-транзистор выключен, между стоком и истоком будет большое напряжение, но ток практически не протекает, поэтому мощность, рассеиваемая на полевом МОП-транзисторе, практически равна нулю.Однако во время переключения между включением и выключением и напряжение, и ток будут значительными, и поэтому большое количество энергии будет рассеиваться в течение очень короткого времени. Следовательно, чем быстрее можно будет включить или выключить полевой МОП-транзистор, тем меньше будет рассеиваться мощность. Общая мощность, рассеиваемая во время каждого рабочего цикла, будет приблизительно равна сумме рассеиваемой мощности в течение каждого из периодов включения и выключения.

R4 гарантирует, что при отключении полевого МОП-транзистора при удалении положительного сигнала возбуждения затвора емкость затвора немедленно разряжается до нуля вольт, а не остается близкой к уровню включения, что снижает вероятность случайного включения полевого МОП-транзистора.D1 подключается к клеммам нагрузки, чтобы предотвратить повреждение полевого МОП-транзистора из-за обратной ЭДС при использовании с индуктивными нагрузками.

Рис. 4.6.6 Формы сигналов оптоизолятора 4N25

Рис. 4.6.7a Кривая утечки при минимальной мощности

Рис. 4.6.7b Форма кривой утечки при максимальной мощности

Глядя на действие переключения полевого МОП-транзистора, можно увидеть из осциллограмм на рис. 4.6.6 и 4.6.7 а и б. Обратите внимание на рис. 4.6.6, что существует некоторая кривизна нарастающего напряжения в форме волны B (выход оптоизолятора), которая имеет тенденцию замедлять переключение.Это связано с относительно медленным временем включения (по сравнению с рабочей частотой) оптоизолятора. Однако, глядя на осциллограммы стока на рис. 4.6.7 a и b, это не повлияло отрицательно на время включения полевого МОП-транзистора, поскольку кривизна формы выходного сигнала оптоизолятора находится в основном на верхних уровнях напряжения стробирующего сигнала 10 В от пика до пика после того, как полевой МОП-транзистор уже включился. Обратите внимание, что оптоизолятор 4N25 не считается особенно быстродействующим; существует ряд более быстрых устройств, в которых в качестве выходного компонента используются оптические диоды вместо оптранзисторов, однако они, как правило, стоят дороже и с большей вероятностью будут использоваться в более высокочастотных системах.

Температурные испытания

При проверке превышения температуры для всей цепи, показанной на рис. 4.6.8 и 4.6.9 было обнаружено, что, хотя расчеты предполагали, что повышение температуры будет незначительно выше 25 ° C, замкнутый контур, показанный на рис. 4.6.9, фактически работал при максимальной температуре около 28 °. Выше, чем предполагают расчеты, но все же находится в безопасных пределах при использовании двигателя 3А в качестве нагрузки. Однако, когда цепь подключена к лампе мощностью 36 Вт, как показано на рис.4.6.8 рост температуры был значительно выше, примерно до 37 ° C, это, по-видимому, отчасти было связано с тем, что лампа (очень горячая) находилась так близко к полевому МОП-транзистору и, следовательно, повышала температуру окружающей среды. Температура полевого МОП-транзистора упала почти до 29 °, когда между лампой и полевым МОП-транзистором был помещен небольшой губчатый экран.

Рис. 4.6.8 Arduino, управляющая лампой мощностью 36 Вт.

Рис. 4.6.9 Arduino и двигатель постоянного тока 3A.

Таким образом, переключатель хорошо работал как с резистивной (лампа 12 В), так и с индуктивной (щеточный двигатель постоянного тока) нагрузкой до 3 А при питании от источника питания 12 В с входом от источника логики 5 В.Входной сигнал подавался либо простой схемой широтно-импульсного модулятора, либо Arduino.

Схема также показала хорошие результаты, когда полевой МОП-транзистор был заменен на МОП-транзистор логического уровня 039N04L. В этом случае не было бы строгой необходимости использовать оптоизолятор 4N25 для повышения уровня логического входа до 10Vpp, необходимого для IRFZ44N, но тогда входная цепь будет подвержена любой неисправности в цепи MOSFET. Таким образом, дополнительные расходы на использование оптоизолятора по сравнению с сломанной Arduino оправданы.

Переключение стороны высокого и низкого давления

Полевой МОП-транзистор в приведенном выше примере размещается между нагрузкой и землей, поэтому этот метод работы называется переключением нижнего уровня и представляет собой простой и часто используемый метод использования переключателей на МОП-транзисторах. Однако есть некоторые приложения, в которых это может быть неприемлемо, например, когда нагрузка требует заземления, как и других устройств нагрузки. Также, когда полевой МОП-транзистор выключен и ток через нагрузку прекращается, напряжение в точке X на рис.4.6.11a будет при напряжении питания. Хотя это может не быть проблемой при низких напряжениях, полевые МОП-транзисторы можно использовать для переключения цепей высокого напряжения, где наличие высокого напряжения в явно неактивной цепи может быть проблемой безопасности, создавая опасность поражения электрическим током. Чтобы устранить любую из этих проблем, можно использовать переключение высокого уровня, как показано на рис. 4.6.11b. где, когда полевой МОП-транзистор отключается, напряжение на нагрузке (и в точке X) будет равно нулю (при условии, что полевой МОП-транзистор не вызывает короткого замыкания).

Рис. 4.6.11 Переключение нижней и верхней стороны

Коммутацию нижней стороны легко реализовать с помощью N-канальных силовых полевых МОП-транзисторов, но переключение верхней стороны вызывает некоторые трудности. Основная проблема, которую необходимо преодолеть, заключается в том, что напряжение затвора (V _GS ) на N-канальном MOSFET должно быть более положительным, чем напряжение источника, чтобы включить MOSFET. Пока полевой МОП-транзистор выключен в цепи высокого напряжения, напряжение источника будет практически равным нулю, поэтому затвор может включить полевой МОП-транзистор, но как только он будет включен, напряжение источника будет почти таким же, как напряжение стока из-за очень низкого сопротивление проводящего полевого МОП-транзистора.Поскольку напряжение питания (а теперь и напряжение источника), вероятно, будет самым высоким напряжением в цепи, напряжение затвора не может быть выше, чем напряжение источника, и управление будет потеряно.

Рис. 4.6.12 Полевые МОП-транзисторы расширения N&P Channel

Переключатель MOSFET со стороны верхнего плеча

Чтобы сделать переключение на верхнюю сторону возможным, можно использовать несколько методов. Самый простой из них — заменить N-канальный MOSFET на P-канальный. Условные обозначения схем для каждого из них показаны на рис.4.6.12. Единственная разница в этих символах — это направление стрелки, указывающей канал; в полевом МОП-транзисторе P-канала стрелка теперь указывает в сторону от канала P-типа.

Однако соединение MOSFET с каналом P по сравнению с каналом N является обратным. Источник канала P подключен к положительному источнику питания, и затвор теперь должен быть подключен к более низкому напряжению, чем источник, чтобы MOSFET мог включиться. Сток теперь подключен к более положительной стороне нагрузки, а отрицательная клемма нагрузки подключена к земле.

Рис. 4.6.13 Переключатель верхнего уровня канала P

Схема типичного переключателя верхнего плеча, использующего полевой МОП-транзистор с каналом P, показана на рис. 4.6.13. Обратите внимание на сходства и различия между рис. 4.6.13 и 4.6.5. Сначала на рис. 4.6.13 резистор R4, предназначенный для разряда любого оставшегося потенциала на затворе при выключении, теперь подключен к положительной шине питания, а не к земле. Это указывает на то, что потенциал затвора при включении будет более отрицательным, чем напряжение питания, обеспечивающее отрицательное значение V _GS .

На рис. 4.6.13 также используется другой оптоизолятор, РС817 вместо 4N25 на рис. 4.6.5. Это несущественное различие, так как можно использовать ряд аналогичных изоляторов, просто необходимо иметь разумную форму выходного сигнала 12 В между пиками для переключения затвора MOSFET. В этом переключателе высокого уровня используется полевой МОП-транзистор с логическим уровнем 4P03L04 от Infineon, и, поскольку ему нужно только, чтобы его затвор был на 4,5 В ниже, чем напряжение питания 12 В, сигнал с напряжением 12 В, подаваемый на его затвор, легко включает или выключает MOSFET.

Переключатель высокого уровня P-канала решает проблему использования полевого МОП-транзистора с N-каналом для переключения высокого уровня; однако это «лекарство» также может иметь некоторые побочные эффекты. МОП-транзисторы с каналом P обычно имеют более высокое R _{DS на} по сравнению с МОП-транзисторами типа N, имеющими аналогичный размер внутреннего кристалла. Это означает, что в то время, когда полевой МОП-транзистор включен, МОП-транзистор P-типа будет выделять больше тепла, чем аналогичное устройство типа N. Это особенно актуально в сильноточных цепях. Однако, поскольку этот модуль ограничивается схемами с относительно низким энергопотреблением, разница в значениях R _{DS и} не вызывает беспокойства.Например, канал P 4P03L04 имеет R _{DS на значении} , равном 4,4 мОм, тогда как канал N IRFZ44N имеет R _{DS на значении} , равном 17,5 ммОм. Несмотря на это, в разделе ниже описывается метод использования N-канального MOSFET в схеме переключателя высокого напряжения.

Переключатель высокого давления канала N

Основная проблема при использовании N-канального MOSFET в переключателе на стороне высокого напряжения состоит в том, что для включения MOSFET после его выключения напряжение на выводе затвора MOSFET должно быть выше, чем у источника. напряжение, которое, поскольку полевой МОП-транзистор выключен, будет соответствовать напряжению питания Vcc.Для этого напряжение на затворе должно быть каким-то образом «сдвинуто по уровню». Этот метод обычно называют «начальной загрузкой» (то есть мифической способностью поднять себя, просто потянув вверх ремни ботинка) — помимо невозможности этой задачи, начальная загрузка — не самое полезное название, так как существует несколько методы, используемые в других несвязанных схемах, которые используют то же имя, что обычно означает повышение некоторого значения до более высокого, чем обычно, уровня.

Рис.4.6.14 Переключатель верхнего уровня канала N

В этом случае напряжение «выключения» (самое низкое напряжение волновой формы) на затворе полевого МОП-транзистора необходимо поднять как минимум до уровня напряжения питания. Например, если используется полевой МОП-транзистор с логическим уровнем, минимальное напряжение затвора будет равно напряжению питания (5 В), а пиковое напряжение затвора должно быть на 5 В выше, чем напряжение питания Vcc.

Для полевых МОП-транзисторов с нелогическим уровнем минимальное напряжение затвора должно быть примерно равным напряжению питания (например,g.12V), а пиковое напряжение примерно вдвое превышает напряжение Vcc. Цель начальной загрузки — добиться этого увеличения без внешнего источника питания.

Для этого требуется всего несколько дополнительных компонентов, но система работает только для схем MOSFET, которые постоянно включаются и выключаются (например, схемы PWM). Цепи, которые включаются на длительное время, требуют различных методов.

Как работает схема начальной загрузки

Когда выходной транзистор оптопары включен, его вывод коллектора и напряжение затвора полевого МОП-транзистора опускаются до 0 В; МОП-транзистор выключен, и при напряжении стока на уровне Vcc (12 В) конденсатор C1 заряжается через диод D1 почти до Vcc (12 В).Когда выходной транзистор оптоизолятора снова выключается, его напряжение коллектора и затвор полевого МОП-транзистора повышаются до Vcc (12 В), и полевой МОП-транзистор включается. Это, однако, также увеличивает напряжение источника до 12 В (что без начальной загрузки мгновенно отключит MOSFET, поскольку напряжение источника и затвора будет одинаковым). Однако, поскольку C1 теперь заряжен до 12 В, его отрицательный вывод будет на 12 В, а его положительный вывод теперь будет на 12 В + 12 В = 24 В (подтягивая напряжение затвора с помощью бутстрепов!), А также обратное смещение диода D1.Таким образом, с выводом затвора полевого МОП-транзистора теперь на 24 В, полевой МОП-транзистор остается включенным. В конце концов, конечно, конденсатор разрядится, и напряжение затвора упадет до уровня, при котором МОП-транзистор снова выключится, за исключением того факта, что входной сигнал постоянно включается и выключается. При условии, что время выключения достаточно велико для перезарядки конденсатора в течение каждого цикла, а время включения недостаточно велико для разряда C1 (что было бы сравнительно очень долгим временем из-за очень высокого затвора полевого МОП-транзистора. сопротивление) МОП-транзистор продолжает работать.

Полевой транзистор как переключатель — Полевой транзистор как переключатель — Транзисторные схемы — Компоненты и основные схемы — Электроника — Физические эксперименты

2	57681 8	Предохранительная розетка для платы, 20/10
1	578772 8	Транзистор (полевой), J112
1	57756 8	Резистор 10 кОм, СТЭ 2/19
1	57764 8	Резистор, 47 кОм, СТЭ 2/19
1	57792 8	Потенциометр, 1 кОм, STE 4/50
1	50148 4	Заглушки мостовые СТЭ 2/19, к-т 10
1	522621 8	Генератор функций S 12
1	521487	Источник питания переменного / постоянного тока PRO 0..,12 В / 3 А
1	575302 8	Осциллограф 30 МГц, цифровой, PT1265
2	57524	Экранированный кабель, BNC / 4 мм
1	531120 4	Мультиметр LDanalog 20
3	500621 4	Защитный соединительный провод 50 см, красный
3	500622 4	Защитный соединительный провод 50 см, синий

Микроконтроллер Drivign FET-транзистор

Интерфейс микроконтроллера — Часть 9 Коммутация на полевых транзисторах Голы В предыдущих разделах было показано, как использовать биполярные транзисторы для переключения нагрузок с более высокими токами и / или напряжениями, чем может обрабатывать непосредственно выходной контакт микроконтроллера.В этом разделе показано, как использовать другой тип транзистора, полевой транзистор (FET), который может иметь преимущества в некоторых схемах. Основы полевого транзистора Часть 7 описывает работу транзисторов с биполярным переходом (BJT). Эти транзисторы известны как устройства с регулируемым током. По сути, ток коллектора BJT — это ток базы, умноженный на коэффициент усиления транзистора. Полевой транзистор — это устройство, управляемое напряжением. Как и BJT, полевой транзистор имеет три контакта.Это затвор, сток и исток. На затвор подается управляющее напряжение. Существует несколько типов полевых транзисторов. Сначала есть канал N и канал P. Затем есть варианты режима улучшения и режима истощения. Тогда есть и другие варианты. Наиболее распространенным типом полевого транзистора в схемах переключения является MOSFET (полевой транзистор с металлическим оксидом и полупроводником). Мы ограничим обсуждение N каналом, режимом расширения MOSFET. Это наиболее часто используемые полевые транзисторы в схемах на основе микроконтроллеров.Если не указано иное, всякий раз, когда используется термин FET, он будет относиться к N-канальному MOSFET в режиме расширения. Лучше всего рассматривать полевой транзистор как переменный резистор, управляемый напряжением.Резистор находится между выводами истока и стока. Величина резистора будет зависеть от напряжения между затвором и истоком (Vgs). Если напряжение равно нулю вольт, сопротивление будет очень высоким (несколько миллионов Ом) и, по сути, будет разомкнутой цепью. Если Vgs выше определенного уровня, сопротивление будет очень низким (несколько Ом или меньше). В технических данных это значение будет обозначаться как Rds (сопротивление сток-исток). Если Vgs, иногда называемое просто напряжением затвора, находится между этими пределами, сопротивление будет где-то между низким и высоким.Это относится к линейному диапазону. Обычно мы не хотим, чтобы полевой транзистор находился в линейном диапазоне в коммутационных приложениях. Для выходного контакта микроконтроллера базовый контакт BJT выглядит как диод. Вывод должен пропускать ток через этот диод. Затвор, управляющий вывод полевого транзистора, выглядит как небольшой конденсатор между выводами затвора и истока. Единственный ток, который течет, — это величина, необходимая для заряда или разряда этой емкости. После того, как конденсатор заряжен, ток не будет течь до тех пор, пока состояние выходного контакта микроконтроллера не изменится. Пример: управление реле В разделе 7 мы использовали пример биполярного транзистора для переключения реле. Мы вернемся к этой проблеме, но на этот раз воспользуемся полевым транзистором в качестве переключателя. На рисунке 9-1 показана схема. Проблема заключается в том, чтобы управлять напряжением 12 В с выходного контакта микроконтроллера. Сопротивление катушки реле 360 Ом. Наш микроконтроллер на 5 В не может напрямую переключать 12 В без риска повреждения. Закон Ома также говорит нам: I = V / R = 12/360 = 0,033 A или 33 мА Так как микроконтроллер имеет максимальные пределы стока и источника 25 мА, у нас также не хватает тока.Мы будем использовать полевой транзистор для тяжелой работы. Давайте попробуем 2N7000 для этого приложения. Беглый взгляд на спецификации показывает некоторые ключевые параметры. 2N7000 Vds 60 В макс. Id 200 мА макс. (Непрерывно) Pd 400 мВт Rds (вкл.) 5.3 Ом (макс.) Максимальное напряжение на устройстве Vds составляет 60 В, поэтому источник питания 12 В не будет проблемой.2 * R = 0,033 * 0,033 * 5,3 = 5,7 мВт 2N7000 подойдет в этом приложении. Обратите внимание на использование диода D1. Он используется для управления током, создаваемым коллапсирующим магнитным полем, возникающим при выключении полевого транзистора. Без диода напряжение на полевом транзисторе может быть достаточно высоким, чтобы вызвать повреждение. Диоды необходимы всякий раз, когда используется индуктивная нагрузка. Итак, зачем нам использовать полевой транзистор вместо BJT? Полевой транзистор 2N7000 стоит больше, чем, скажем, PN2222 BJT. В этом конкретном приложении, вероятно, нет большой причины использовать полевые транзисторы.Бывают ситуации, когда полевой транзистор имеет одно или несколько основных преимуществ. Рассмотрим конструкцию портативного устройства с батарейным питанием. Срок службы батареи — это серьезная проблема в нашем приложении, поэтому мы хотим снизить потребление тока в каждой части цепи, которую мы можем. Теперь вместо переключения энергоемкого реле нам нужно включить компонент, которому требуется 9 В (от нашей батареи), но ток всего несколько мА. В этой ситуации мы, вероятно, будем управлять базой биполярного транзистора с током мА или более.Этот ток будет дополнительным расходом заряда батареи. С полевым транзистором, если частота переключения низкая, ток на затворе полевого транзистора будет незначительным. Использование полевого транзистора в этой ситуации позволит сэкономить электроэнергию. Коммутация высокой мощности Основная ситуация, когда полевые транзисторы лучше, — это сильноточные цепи. Предположим, мы хотим переключить двигатель, электрический нагреватель или другую сильноточную нагрузку. Полевые транзисторы производятся с очень низким сопротивлением между стоком и истоком.Чем ниже Rds, тем эффективнее будет схема. Допустим, мы делаем обогреватель для какого-то приложения. Нагревательный элемент работает от 24 В и потребляет 8 ампер, когда он включен. Давайте сначала посмотрим на использование биполярного транзистора. 2N3055 — это обычный сильноточный транзистор. 2N3055 Vce 60 В (макс.) Ic 15A (макс.) Vce (насыщ.) 3 В (Ic = 10A, Ib = 3A) Наши требования для Vce (24 В) и Ic (8A) намного ниже пределов для 2N3055.Все идет нормально. Теперь посмотрим на Vce (сидел). Это 3В. Что происходит, когда мы пропускаем через это 8А? Pd = Vce (насыщ.) * Ic = 3V * 8A = 24W Эти 24 Вт — большая потеря мощности. Не только это, но и эта энергия преобразуется в тепло. Нам понадобится большой радиатор, чтобы безопасно отводить это тепло. Также посмотрите на ток базы транзистора как на условия для Vce (sat). Это 3А! Наш бедный микроконтроллер может подавать только 25 мА. Нам понадобится схема для повышения 25 мА до 3 А. Это добавит стоимости и сложности конструкции. Давайте посмотрим на использование полевого транзистора IRF530. Максимальное напряжение Vdss и максимальный ток Id вполне соответствуют условиям работы нашей схемы. Мы выбрали полевой транзистор с логическим уровнем, чтобы управлять им напрямую с помощью нашего микропроцессора. Напряжение переключения составляет 2 В, что значительно ниже 5 В, которые подает линия микровывода. Мы будем довольно сильно использовать полевой транзистор, что хорошо, но все же ниже максимума 16 В. 2 * Rds = 8A * 8 A *.15 Ом = 9,6 Вт Мощность, рассеиваемая на полевом транзисторе, все еще довольно высока, 9,6 Вт, но она значительно ниже предела устройства 79 Вт и намного меньше, чем 24 Вт для биполярного транзистора 2N3055. Полевой транзистор по-прежнему будет нуждаться в теплоотводе, но это будет не так сложно, как с 2N3055. Приложив немного усилий, мы, вероятно, сможем найти полевой транзистор с более низким сопротивлением сопротивления, что еще больше снизит потери мощности на полевом транзисторе. IRF530 Vdss 100 В Id 17A Pd 79W Rds (на).15 Ом (Vgs = 4V, Id = 8A) Vgs (th) 2V Vgs 16V макс. ШИМ Транзисторы FET часто используются для управления двигателями постоянного тока.Что, если бы мы хотели контролировать скорость двигателя? Мы можем контролировать скорость двигателя постоянного тока, изменяя напряжение на нем. Один из способов сделать это с помощью микроконтроллера — использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Допустим, у нас есть мотор на 12 В. Если просто подать питающее напряжение на двигатель. Он видит 12 вольт и работает на полной скорости. Теперь предположим, что мы очень быстро включили и выключили 12В. Время включения и выключения одинаковы. Он работает в 50% случаев и выключен в 50% случаев. Считается, что сигнал имеет рабочий цикл 50%.Среднее напряжение, которое будет видеть двигатель, составляет 50% от 12 В или 6 В. Мотор работает медленнее при 6В. Допустим, мы изменили рабочий цикл на 75%. Напряжение сейчас включено 75% времени и выключено 25% времени. Двигатель теперь видит в среднем 75% от 12 В или 9 В. Он работает быстрее, чем при 6 В, но медленнее, чем при 12 В. Мы можем создать любое напряжение от 0 до 12 В, изменив рабочий цикл. Многие микроконтроллеры имеют встроенные периферийные устройства с ШИМ. После того, как вы их настроите, они будут работать с заданной частотой и рабочим циклом без какого-либо дополнительного внимания.Если ваш микроконтроллер не имеет ШИМ, вы можете сделать то же самое с аппаратными или программными таймерами, управляющими выходом. Схемы ШИМ обычно работают на нескольких десятках кГц. Это может вызвать ситуацию, которая, если ее не принять во внимание, может привести к разрушению полевого транзистора. Помните, ранее мы говорили, что затвор выглядит как конденсатор для выходной линии микро. Этот конденсатор необходимо заряжать или разряжать каждый раз при переключении управляющего сигнала. Пока конденсатор заряжается или разряжается, полевой транзистор не будет ни включен, ни выключен.Он будет в своем линейном диапазоне, а Rds будет между Rds (вкл.) И Rds (выкл.). Ток, протекающий через полевой транзистор, вызовет рассеяние большой мощности. В приведенных выше примерах мы не включали и выключали нагрузку очень быстро, поэтому у полевого транзистора есть время, чтобы рассеять дополнительное тепло между переходами, и его обычно можно игнорировать. Если полевой транзистор меняет состояния 20 000 раз в секунду (частота ШИМ 10 кГц), он будет проводить больший процент своего времени в этом линейном диапазоне. Возможно, что мощность, рассеиваемая полевым транзистором в этих условиях, превысит максимальные значения и разрушит полевой транзистор. Величина емкости затвора на самом деле является зарядом затвора и будет показана в листе данных. Полевые транзисторы большей мощности имеют более крупные матрицы и, следовательно, будут иметь больший заряд затвора. В таких ситуациях необходимо управлять затвором с достаточным напряжением и током для зарядки (разрядки) затвора достаточно быстро, чтобы время, проведенное в линейной области полевого транзистора, было очень коротким. Это часто делается с помощью специальных схем или микросхем драйверов на полевых транзисторах. Расчеты и методы компоновки печатной платы для высокоскоростной ШИМ выходят за рамки этого руководства.У производителей полевых транзисторов есть указания по применению, в которых эта тема рассматривается более подробно. Сводка Полевые транзисторы являются альтернативой биполярным транзисторам для переключения нагрузок за пределами диапазона микроконтроллера для непосредственного управления.Полевые транзисторы обычно лучше подходят для приложений, где требуются большие токи, и в некоторых ситуациях с низким энергопотреблением. Схемы на полевых транзисторах требуют особого внимания, особенно при более высоких скоростях переключения. Gotcha List 1.Убедитесь, что полевой транзистор может выдерживать напряжение и ток, необходимые для нагрузки. 2. Рассмотрите возможность использования полевых транзисторов с переключением логического уровня для упрощения взаимодействия с микроконтроллерами. 3. Защитите транзистор демпфирующим диодом, если нагрузка представляет собой реле, соленоид, двигатель или иную индуктивную нагрузку. 4. В приложениях с ШИМ большой мощностью необходимо учитывать требования к приводу, чтобы избежать заряда затвора.

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник — обзор

3.2.2.1 Силовые МОП-транзисторы

Технология

МОП-транзисторов восходит к 1970-м годам, когда были произведены первые полевые транзисторы с изолированным затвором. Типичный полевой МОП-транзистор состоит из выводов затвора, истока, стока и корпуса, а также областей полупроводникового материала n-типа и p-типа, как показано на рис. 3.6. В областях кремния n-типа имеется большое количество электронов в зоне проводимости атомов кремния, которые образуют материал, и эти электроны являются основными носителями заряда. Напротив, кремний p-типа имеет дефицит электронов в валентной зоне, также известный как изобилие дырок, и движение этих дырок в валентной зоне отвечает за перенос заряда.

Рисунок 3.6. (A) Планарная структура MOSFET (слева) и (B) Вертикальная структура MOSFET (справа).

В типичном планарном МОП-транзисторе затвор изолирован от полупроводника с помощью оксида, а вывод корпуса внутренне соединен с источником, оставляя три открытых вывода. Это дает эффект создания диода между истоком и стоком, который может блокировать ток, протекающий от стока к истоку, когда устройство выключено. МОП-транзистор работает как переключатель, подавая положительное напряжение смещения на затвор относительно стока.Это создает электрическое поле, которое притягивает электроны из кремния p-типа к затвору. Эти электроны заполняют пространство между двумя высоколегированными областями n-типа, образуя инверсионный слой и тем самым обеспечивая путь для прохождения тока от стока к истоку.

Планарный полевой МОП-транзистор не подходит для приложений с переключением мощности по нескольким причинам. Рабочее напряжение устройства зависит от длины канала (то есть ширины области p-типа, как показано на рис.3,6 А), в то время как номинальный ток устройства зависит от поперечного сечения токоведущей части и, следовательно, ширины канала (т. Е. Глубины страницы, как показано на рисунке). Для силовых приложений планарный МОП-транзистор потребует значительных пространственных размеров для создания большой площади поперечного сечения, необходимой для передачи большого количества тока. Вертикальные конструкции, такие как показанная на рис. 3.6B, решают эту проблему и позволяют использовать более высокие токи. В этой конфигурации ток течет вертикально, тем самым увеличивая площадь поперечного сечения, через которое проходит ток, при сохранении примерно того же размера корпуса.Номинальное напряжение устройства зависит от толщины и концентрации легирования в слое n-типа, что также может влиять на сопротивление в открытом состоянии.

Два источника неэффективности преобразователей мощности, использующих полевые МОП-транзисторы, — это коммутационные потери и потери проводимости. Коммутационные потери в полевых МОП-транзисторах понимаются с учетом емкости затвора. Этот конденсатор необходимо зарядить, чтобы поднять напряжение затвора до достаточно высокого уровня для включения транзистора. Точно так же нужно снять заряд, чтобы снизить напряжение и выключить транзистор.Если транзистор используется в качестве высокочастотного переключателя, как в случае с SST, которые мы рассмотрели, постоянное добавление и удаление заряда потребляет значительное количество энергии и генерирует тепло, с которым должен справляться объемный кремний. Потери при переключении снижаются за счет минимизации заряда, необходимого для включения устройства. Потери проводимости, напротив, снижаются за счет уменьшения сопротивления в открытом состоянии.

За последние несколько десятилетий в базовую структуру полевого МОП-транзистора, показанную на рис.3.6 для повышения производительности в силовых приложениях. Например, введение слаболегированных стоков позволило полевым МОП-транзисторам блокировать более высокие напряжения при выключении (Saxena & Kumar, 2012). Геометрические улучшения, такие как введение затворов для уменьшения сопротивления в открытом состоянии, улучшили способность силовых полевых МОП-транзисторов управлять током (Shenai, 2013). Несмотря на эти улучшения, фундаментальным ограничением технологии MOSFET является связь между сопротивлением в открытом состоянии и напряжением пробоя устройства.В частности, сопротивление в открытом состоянии увеличивается пропорционально квадрату напряжения пробоя (Shenai, 2013). По этой причине трудно получить высокое рабочее напряжение при одновременном протекании больших токов. Поэтому полевые МОП-транзисторы часто используются для приложений среднего напряжения, которые включают определенные возобновляемые источники и устройства хранения энергии.

Текущие исследования и разработки в контексте приложений для интеллектуальных сетей сосредоточены на успешной реализации этих устройств с использованием современных полупроводников.Использование этих широкозонных полупроводников, включая карбид кремния (SiC), обсуждается в разделе 3.2.2.3.

Структура и принцип работы полевых транзисторов

Полевой транзистор — это полупроводниковое устройство, которое использует эффект электрического поля входной цепи управления для управления током выходной цепи и названо в честь него. Поскольку проводимость электричества зависит только от основного носителя в полупроводнике, его также называют униполярным транзистором.FET на английском языке — полевой транзистор, сокращенно FET. Существует два основных типа: транзисторный полевой транзистор (JFET) и полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET).

Введение

Полевой транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, которое использует эффект электрического поля входной цепи управления для управления током выходной цепи и названо в его честь. Поскольку проводимость электричества зависит только от основного носителя в полупроводнике, его также называют униполярным транзистором.FET на английском языке — полевой транзистор, сокращенно FET. Существует два основных типа: транзисторный полевой транзистор (JFET) и полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET).

Он относится к полупроводниковому устройству, управляемому напряжением, с высоким входным сопротивлением (107-1015 Ом), низким уровнем шума, низким энергопотреблением, большим динамическим диапазоном, простой интеграцией, без вторичного пробоя и большой безопасной рабочей зоной, которая стала мощный конкурент биполярным транзисторам и силовым транзисторам.

Это может помочь вам узнать больше:

Основы полевых транзисторов

Каталог

I Устройство и принцип работы Полевые транзисторы

делятся на две категории: полевые транзисторы (JFET) и металлические оксидно-полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET) .

В зависимости от материала канала и типа изолированного затвора различают транзисторы с каналом N и каналом P;

В зависимости от режима проводимости различают тип истощения и тип улучшения. Все полевые транзисторы JFET относятся к типу истощения, а полевые МОП-транзисторы имеют как тип истощения, так и тип расширения.

1. Переходный полевой транзистор

(1) Структура

Структура полевого транзистора с N-канальным переходом показана на следующем рисунке.Это структура, в которой PN-переход изготовлен на каждой стороне полупроводниковой кремниевой пластины N-типа, образуя структуру, в которой два PN-перехода образуют между собой канал N-типа. Две области P являются затворами, один конец кремния N-типа — сток, а другой конец — исток.

Рисунок 1. Структура переходного полевого транзистора

(2) Принцип работы

Возьмем N-канал в качестве примера, чтобы проиллюстрировать его принцип работы.

Когда VGS = 0, когда определенное напряжение приложено между стоком и истоком, основная несущая будет дрейфовать между стоком и истоком, создавая ток стока. Когда VGS <0, PN-переход смещен в обратном направлении, образуя обедненный слой. Канал между стоком и истоком сузится, и ID уменьшится. Если VGS продолжает уменьшаться, канал будет продолжать сужаться, и ID будет продолжать уменьшаться, пока не достигнет 0. Когда ID равен 0, соответствующий VGS называется напряжением отсечки VGS (выключено).

(3) Характеристика переходных полевых транзисторов

Имеются две характеристические кривые переходного полевого транзистора,

Одна — это кривая выходной характеристики (ID = f (VDS) | VGS = постоянная), вторая — кривая передаточной характеристики (ID = f (VGS) | VDS = постоянная).

Характеристическая кривая полевого транзистора с N-канальным переходом показана на рисунке ниже.

(A) Характеристическая кривая дренажного выхода (b) Кривая передаточной характеристики

Рисунок 2.Характеристическая кривая полевого транзистора с N-канальным переходом

2. Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор

Металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы делятся на:

Тип истощения → канал N, канал P

Тип расширения → N-канал, P-канал

(1) Структура N-канального полевого транзистора обедненного типа

Структура и символ N-канального режима истощения показаны на следующем рисунке (a).Изолирующий слой SiO2 под затвором легирован большим количеством положительных ионов металлов. Таким образом, когда VGS = 0, эти положительные ионы индуцировали инверсионный слой, образуя канал. Следовательно, пока есть напряжение сток-исток, существует ток стока.

Когда VGS> 0, ID увеличивается. Когда VGS <0, ток стока постепенно уменьшается по мере уменьшения VGS до ID = 0. VGS, когда ID = 0, называется напряжением отсечки, иногда обозначается символом VGS (выкл.) Или VP.

Кривая передаточной характеристики N-канального обедненного режима показана на рисунке (b) ниже.

(а) Структурная схема (б) Кривая передаточной характеристики

Рисунок 3. Структура и кривая передаточной характеристики N-канального режима истощения

(2) N-канальный тип расширения FET

N-канальный полевой транзистор улучшенного типа имеет структуру, аналогичную структуре режима истощения.Но когда VGS = 0 В, добавление напряжения между стоком и истоком не образует тока. При подаче напряжения на затвор, если VGS> VGS (th), образуется канал, соединяющий сток и исток. Если в это время приложено напряжение сток-исток, может быть сформирован идентификатор.

Когда VGS = 0V, ID = 0, и ток стока улучшенного типа появится только после VGS> VGS (th).

ВГС (th) — напряжение открытия или напряжение клапана;

Рисунок 4.N-канальный тип расширения FET

(3) Режим расширения P-канала и режим истощения MOSFET

Принцип работы P-канального MOSFET точно такой же, как и у N-канального MOSFET, за исключением того, что проводящие носители и полярность напряжения питания различны. Это похоже на биполярные транзисторы типа NPN и PNP.

3. Вольт-амперная характеристика полевого транзистора

Существует много типов характеристических кривых полевых транзисторов.Имеются четыре кривые передаточной характеристики и кривые выходной характеристики в соответствии с различными проводящими каналами и независимо от того, улучшены они или истощены, а их направления напряжения и тока также различаются. Если положительное направление задано равномерно, характеристические кривые будут построены в разных квадрантах. Чтобы упростить рисование, положительное направление транзистора с каналом P обратное. Соответствующие кривые показаны на рисунке ниже.

Рисунок 5.Вольт-амперная характеристика полевых транзисторов

4. Сравнение различных характеристик полевых транзисторов

(a) Кривая передаточной характеристики (b) Кривая выходной характеристики

Рисунок 6. Сравнение различных характеристик полевых транзисторов

II Параметры полевого транзистора

Существует множество параметров полевых транзисторов, включая параметры постоянного тока, параметры переменного тока и предельные параметры, но в целом нам нужно обратить внимание только на следующие параметры.

(1) Напряжение отсечки (UP)

Это относится к напряжению UGS, приложенному к затвору, когда ток стока / D (т. Е. Ток канала) равен нулю или меньше небольшого значения тока (например, 1 мкА. 10 мкА) при заданном напряжении стока UDS. Это важный параметр полевых МОП-транзисторов переходного или обедненного типа.

(2) Напряжение включения (UT)

Это напряжение затвора UGS, когда токопроводящий канал (между стоком и истоком) только что включен, когда напряжение стока UDS имеет определенное значение.Это важный параметр усиленного полевого транзистора. Когда напряжение затвора UGS меньше абсолютного значения напряжения включения, полевой транзистор не может быть включен.

(3) Ток утечки насыщения (DSS)

Он относится к току утечки насыщения тока стока D, вызванному определенным напряжением стока UDS (большим, чем напряжение отсечки), когда затвор и исток закорочены (UGS = 0). Он отражает проводимость исходного канала при нулевом напряжении на затворе, что является важным параметром истощенных полевых транзисторов.

(4) Низкочастотная крутизна (gm)

Когда напряжение стока UDS имеет заданное значение, отношение изменения тока стока к изменению напряжения затвора △ UGS, которое вызывает это изменение, называется крутизной, то есть:

Общепринятая единица измерения граммов — мСм (миллисименс). gm — это параметр, который измеряет силу напряжения затвора полевого транзистора при управлении током стока, а также эффект усиления.Он аналогичен коэффициенту усиления переменного тока транзистора β и связан с рабочей площадью транзистора. Чем больше ток стока / D, тем больше gm.

(5) Напряжение пробоя истока стока (BUDS)

Это относится к максимальному напряжению стока, которое может выдержать полевой транзистор, когда напряжение затвора UGS является постоянным. Это эквивалентно напряжению пробоя коллектор-эмиттер V (BR) ceo (т.е. BUceo) обычного кристаллического транзистора.Это предельный параметр, и рабочее напряжение, подаваемое на полевой транзистор, должно быть меньше BUDS.

(6) Максимальный ток сток-исток (DSM)

Это относится к максимальному току, допустимому между стоком и истоком, когда полевой транзистор работает нормально. Это эквивалентно рабочему току обычного кристаллического транзистора. Этот предельный параметр не должен превышаться.

(7) Максимальное рассеивание мощности (PDSM)

Это относится к максимально допустимой рассеиваемой мощности стока, когда характеристики полевого транзистора не ухудшаются, что эквивалентно Pcm обычного транзистора.При использовании фактическая потребляемая мощность полевого транзистора (PD = UDS × / D) должна быть меньше этого предельного параметра и оставлять определенный запас.

III Полевой транзистор Метод испытаний

1. Идентификация контактов JFET

Затвор полевого транзистора эквивалентен базе транзистора, а исток и сток соответствуют эмиттеру и коллектору транзистора соответственно.Установите мультиметр на «R × 1k» и используйте два измерительных провода для измерения прямого и обратного сопротивления между каждыми двумя контактами. Когда положительное и обратное сопротивление двух выводов составляют несколько тысяч Ом, тогда эти два вывода являются стоком и истоком (взаимозаменяемы), а оставшийся вывод — затвором. Для соединительных полевых транзисторов с 4 контактами другой полюс является полюсом экранирования (заземление при использовании).

2. Решение суда

Подключите черный измерительный провод мультиметра к одному электроду транзистора, а красный измерительный провод — к двум другим электродам соответственно.Если значения сопротивления, измеренные дважды, очень велики, это означает, что они являются обратными сопротивлениями. Итак, это N-канальный полевой транзистор, и черный провод подключен к затвору.

Рисунок 7. Тестовый полевой транзистор с мультиметром

В процессе производства определяется, что исток и сток полевого транзистора симметричны и могут использоваться как взаимозаменяемо, , не влияя на нормальную работу схемы, поэтому нет необходимости различать их.Сопротивление между истоком и стоком составляет около нескольких тысяч Ом.

Обратите внимание, что этот метод не может использоваться для определения затвора полевого МОП-транзистора. Поскольку входное сопротивление полевого МОП-транзистора чрезвычайно велико, а межэлектродная емкость между затвором и истоком очень мала, до тех пор, пока во время измерения остается небольшое количество зарядов, на межэлектродной емкости может формироваться высокое напряжение, что легко повредить транзистор.

3. Оценка усиления

Установите мультиметр в положение «R × 100» и подключите красный измерительный провод к источнику, а черный измерительный провод к стоку, что эквивалентно добавлению 1.Напряжение питания 5В на полевой транзистор. В это время стрелка указывает значение сопротивления между стоком и истоком.

Затем зажмите затвор пальцем, чтобы подать индуцированное напряжение человеческого тела в качестве входного сигнала на затвор. Из-за эффекта усиления транзистора изменятся как UDS, так и ID, что означает, что сопротивление между стоком и истоком также изменяется, и измерительный провод сильно колеблется. Если при защемлении затвора раскачивание мало, это означает, что способность транзистора к увеличению мала; если вывод не двигается, это означает, что транзистор поврежден.

Поскольку напряжение переменного тока 50 Гц, индуцируемое человеческим телом, довольно велико, и разные полевые транзисторы могут иметь разные рабочие точки при измерении с помощью резистивного редуктора, руки могут качаться вправо или влево, когда затвор зажимается рукой. . Когда RDS транзисторов уменьшается, измерительный провод поворачивается вправо, а при увеличении RDS — влево.

Независимо от направления движения стрелок, пока есть четкое движение, это означает, что транзистор может усиливать.

Этот метод также подходит для измерения МОП-транзисторов. Для защиты полевого МОП-транзистора необходимо удерживать изолирующую ручку и соединить затвор с металлическим стержнем, чтобы предотвратить непосредственное добавление индуцированного телом человека заряда к затвору и повреждения транзистора.

После каждого измерения МОП-транзистора будет небольшое количество зарядов на конденсаторе перехода G-S, и будет установлено напряжение UGS. Затем, если вы продолжите тест, измерительный провод может не двигаться, и короткое замыкание цепи между полюсом G-S решит проблему.

IV Меры предосторожности

1. Для безопасного использования полевого транзистора в конструкции схемы должны быть установлены ограничения параметров , таких как рассеиваемая мощность, максимальное напряжение сток-исток, максимальное напряжение затвор-исток и максимальный ток. не должно быть превышено.

2. При использовании различных типов полевых транзисторов их необходимо вставлять в схему в строгом соответствии с требуемым смещением и соблюдать полярность смещения полевого транзистора.Например, существует PN-переход между истоком и стоком затвора с полевым эффектом перехода, поэтому затвор N-канала не может иметь положительного смещения, а затвор P-канала не может иметь отрицательного смещения.

3. Из-за чрезвычайно высокого входного сопротивления полевого МОП-транзистора, выводные контакты должны быть закорочены во время транспортировки и хранения. Кроме того, следует использовать металлический экранирующий пакет, чтобы предотвратить повреждение затвора внешним наведенным потенциалом.

В частности, полевой МОП-транзистор лучше хранить в металлическом корпусе , а не в пластиковом. Также следует отметить влагостойкость транзистора.

4. Чтобы предотвратить индукционный пробой затвора полевого транзистора, все испытательные приборы, рабочие места, электрические утюги и сама цепь должны быть хорошо заземлены, что означает:

(1) При пайке контактов сначала припаяйте электрод истока.

(2) Перед подключением к цепи все выводы транзистора должны быть закорочены друг с другом, а закорачивающий материал удаляется после сварки.

(3) Когда вы извлекаете транзистор из стойки для компонентов, человеческое тело должно быть заземлено соответственно, как с помощью заземляющего кольца.

(4) При использовании современного газонагревательного электрического паяльника удобнее сваривать полевой транзистор, но следует обеспечить безопасность.

Рисунок 8. Газовая пайка

(5) категорически запрещается вставлять или втягивать транзистор в схему без отключения питания.

5. При установке полевого транзистора положение установки должно находиться на расстоянии от , насколько это возможно, от нагревательного элемента . А чтобы не допустить вибрации транзистора, необходимо закрепить корпус транзистора. Также, когда мы сгибаем штифт, он должен быть на 5 мм выше основания, чтобы не повредить штифт и не вызвать утечку воздуха.

6. При использовании транзистора VMOS необходимо добавить соответствующий радиатор.Взяв VNF306 в качестве примера, максимальная мощность может достигать 30 Вт только после того, как транзистор оснащен радиатором 140 × 140 × 4 (мм).

7. После параллельного соединения нескольких транзисторов высокочастотные характеристики усилителя ухудшаются из-за увеличения межэлектродной емкости и распределенной емкости , и легко вызвать высокочастотные паразитные колебания через Обратная связь. По этой причине обычно используется не более четырех параллельных составных транзисторов, и сопротивление антипаразитных колебаний должно быть подключено последовательно на базе или затворе каждого транзистора.

8. Напряжение затвор-исток переходного полевого транзистора не может быть изменено на противоположное и может храниться в открытом состоянии. Когда полевой МОП-транзистор не используется из-за очень высокого входного сопротивления, каждый электрод должен быть закорочен, чтобы предотвратить повреждение транзистора внешним электрическим полем.

9. Во время сварки внешняя оболочка электрического паяльника должна быть снабжена внешним заземляющим проводом , чтобы предотвратить повреждение транзистора из-за заряженного электрического утюга.Для небольшого количества пайки вы также можете отключить паяльник после его нагрева или отключить питание и припаять его. Особенно при сварке полевых МОП-транзисторов, исток-сток-затвор следует приваривать по порядку, а цепь должна быть отключена.

10. При сварке электрическим паяльником мощностью 25Вт работа должна быть быстрой. Если вы используете электрический паяльник мощностью от 45 до 75 Вт, воспользуйтесь пинцетом, чтобы зажать основание штифта, чтобы улучшить отвод тепла. Используйте мультиметр, чтобы проверить качество полевого транзистора перехода (например, сопротивление между прямым и обратным сопротивлением каждого PN перехода и сток-исток).Однако полевой транзистор MOS нельзя проверить с помощью мультиметра, вместо этого необходимо использовать тестер. А линию короткого замыкания каждого электрода можно удалить только после подключения тестера. При снятии мы должны сначала устранить короткое замыкание, а затем удалить его, чтобы избежать плавающего затвора.

Рисунок 9. Тестер MOSFET

При высоком входном импедансе необходимо принять меры по защите от влаги, чтобы предотвратить уменьшение входного сопротивления полевого транзистора из-за температуры.Если используется четырехпроводной полевой транзистор, провод подложки следует заземлить. Транзистор с керамическим корпусом стоит, поэтому его следует защищать от света.

Для силовых полевых транзисторов должны быть хорошие условия теплоотвода . Поскольку силовой полевой транзистор используется в условиях высокой нагрузки, необходимо разработать достаточно радиаторов, чтобы температура корпуса не превышала номинальное значение, чтобы устройство могло стабильно работать в течение длительного времени.

Короче говоря, для обеспечения безопасного использования полевого транзистора необходимо учитывать ряд факторов, а также различные меры безопасности. Огромному количеству профессионального и технического персонала, особенно энтузиастам электроники, следует принять практические меры для безопасного и эффективного использования полевых транзисторов в соответствии с их реальной ситуацией.

V Полевой эффект Transisto r VS. Транзистор

1.Исток S, затвор G и сток D полевого транзистора соответствуют эмиттеру E, базе B и коллектору C транзистора соответственно, и их функции аналогичны.

2. Полевой транзистор — это управляемое напряжением устройство тока для управления идентификатором с помощью VGS, и его коэффициент усиления gm обычно невелик, поэтому способность полевого транзистора к усилению невысока. Транзистор представляет собой управляемое током устройство тока для управления IC посредством iB (или iE).

3. Затвор полевого транзистора почти не поглощает ток, в то время как база транзистора поглощает определенный ток во время работы.Следовательно, входное сопротивление полевого транзистора выше, чем у транзистора.

4. Полевой транзистор проводит ток с основной несущей . Транзистор может проводить электричество с большинством и неосновными носителями. Поскольку на концентрацию неосновных носителей сильно влияют температура, излучение и другие факторы, полевой транзистор имеет лучшую температурную стабильность и радиационную стойкость, чем транзистор.

Рисунок 10.Поток большинства и меньшинства несущей в транзисторе PNP

Полевой транзистор следует использовать, когда условия окружающей среды (температура и т. Д.) Сильно различаются.

5. Когда металл истока соединен с подложкой, электрод истока и электрод стока могут использоваться взаимозаменяемо, , и их характеристики не сильно меняются. Однако, если коллектор и эмиттер транзистора используются взаимозаменяемо, его характеристики будут сильно отличаться, и значение β значительно уменьшится.

6. Коэффициент шума полевого транзистора очень мал, поэтому полевой транзистор следует выбирать в схеме малошумящего усилителя, где входной каскад требует высокого отношения сигнал / шум (SNR).

7. Полевые транзисторы и транзисторы могут образовывать различные и переключающие схемы, но полевой транзистор более широко используется в крупномасштабных и сверхбольших интегральных схемах из-за его простого производственного процесса, низкого энергопотребления, хорошей термостойкости. , широкий диапазон рабочего напряжения питания и другие преимущества.

8. Сопротивление в открытом состоянии транзистора велико, а сопротивление полевого транзистора невелико, всего несколько сотен миллиом. В современных электрических устройствах полевые транзисторы обычно используются в качестве переключателя из-за его высокого КПД.