Будова і принцип дії транзисторів з керуючим переходом
Оскільки транзистор з керуючим переходом є нормально відкритим, тобто при нульовому потенціалі струм стоку максимальний, то перехід в режимі збіднення при закриванні каналу провідності відображає зменшення стокового струму на вихідних характеристиках.
П
ередаточні
характеристики (стокозатворні):
Тоді ця характеристика буде мати місце при від'ємних значеннях U.
При Uзв відсічки канал зв'язку перекривається.
Для опису цих характеристик застосовуються наступні параметри:
коефіцієнт підсилення сигналу за напругою:
кривизна передаточної характеристики – це відношення приросту Іс до Uзв:
вхідний диференційний опір каналу провідності:
Будова і принцип дії транзисторів з ізольованим затвором
З
В транзисторах з індукованим каналом з самого початку канал провідності не створюється, а створюються лише омічні контакти до витокової і стокової областей.
Приклад додавання потенціалу до затвору приводить до накопичення основних носіїв заряду в приповерхневій області напівпровідника під діелектриком, а відповідно до індукування (наведення) каналу провідності між витоком і стоком.
Відповідно такий транзистор може працювати тільки в режимі збагачення каналу провідності основними носіями. На стокових (вхідних) характеристиках це відображається зростанням струму у вихідному колі.
Стокозатворні характеристики розміщуються в І квадранті і напруга відсічки Uзв.відс.>0.
Такий транзистор називається нормально закритим.
У транзистор з вбудованим каналом канал провідності створюється технологічно, тому він може працювати як у режимі збагачення, так і в режимі збіднення.
Вихідні та перехідні характеристики мають наступний вигляд:
Транзистори з ізольованим затвором характеризуються значно більшим опором, який може досягати 1010 – 1012 Ом.
Розрізняють три схеми ввімкнення польових транзисторів в електричне коло, як чотириполюсника.
Схема із загальним затвором відповідає схемі із загальною базою.
Схема із загальним витоком аналогічна схемі із загальним емітером.
Схема із загальним стоком (витоковий повторювач) є аналогічною до схеми із загальним колектором.
Для опису польових транзисторів в схемах використовують їх еквівалентні схеми.
Польові транзистори теоретично повинні були б володіти вищими граничними частотами, оскільки в них відсутні процеси інжекції та екстракції носіїв заряду, що мають місце в базі біполярних транзисторів, а струм каналу провідності зумовлений тільки одним типом носіїв. Однак на практиці цього не спостерігається, оскільки значний вплив мають паразитні ємності між затвором та стоковим і витоковим електродами і каналом провідності. Тому реально граничні частоти досягають десятків МГц, тоді як в біполярних структурах десятки ГГц.
На практиці вдалося реалізувати польові транзистори підвищеної потужності. Реалізовуються транзистори потужністю до 100 Вт.
6 Операційні підсилювачі
6.1 Структурна схема та основні параметри операційних підсилювачів
Операційні підсилювачі – це пристрої, виконані на основі схем підсилювачів постійного струму, які призначені для функціональної обробки сигналів.
Ідеальний підсилювач володіє коефіцієнтом підсилення, що прямує до безмежності, безмежним вхідним та практично нульовим вихідним опором і безмежною смугою пропускання. Такі підсилювачі реалізують на основі кількох диференційних послідовно ввімкнених каскадів підсилення. Вони можуть вмикатись як в однополярному, так і в диференційному зміщенні. Завдяки безмежному коефіцієнту підсилення параметри ОП повністю визначаються колами зворотного зв’язку. Такий підсилювач має вхідний інвертуючий та неінвертуючий сигнали, вихідний електрод та клеми для ввімкнення біполярного живлення.
Основні параметри підсилювача:
Вхідна напруга
Вхідний струм
Ці параметри вказують на номінальні значення вхідних сигналів, що забезпечують заданий, як правило, одиничний рівень підсилення.
Коефіцієнт підсилення (~105, 106)
Вхідний опір
Розрізняють диференційний опір, який вимірюється між входами (інвертуючим та неінвертуючим) та синфазний, що вимірюється між загальним проводом та паралельно замкненими входами.
Вихідний опір (~10,100 Ом)
Гранична смуга підсилення
Швидкість зростання вихідного сигналу (1В за 1мкс)
Структурна схема типового ОП складається з вхідного каскаду узгодження і вихідного каскаду потужності.
Вхідний каскад на транзисторах VT1, VT2 виконується у вигляді диференційного підсилення. Живлення його забезпечується схемою струмового дзеркала на транзисторах VT3, VT4. узгоджений каскад є також диференційним, але виконаний він на транзисторах протилежного типу провідності відносно вхідного каскаду. Сигнал на вихідний каскад VT8, VT9 подається через схему з загальним емітером VT7. для корекції нуля вихідного сигналу при відсутності вхідного застосовують додаткове коло корекції від зовнішнього джерела через Rкор.
Вихідні Re' та Re'' зменшують вихідний опір схеми. Передаточна характеристика ОП є практично лінійною з досить малим значенням динамічного діапазону за вхідним сигналом. Вихідна напруга є дещо меншою за напругу живлення.