1.8.7. Использование пт в оптоэлектронных приборах
Оптоэлектронные приборы (оптроны) используют два способа обработки и передачи информации – оптический и электрический.
Схема оптрона с ПТ приведена на рисунке 1.16.
Рисунок 1.16. Схема диодно-транзисторного оптрона
Входная цепь рассматриваемого прибора содержит светодиод, используемый для преобразования электрических сигналов в световые.
В выходную цепь прибора включен полевой фототранзистор. При воздействии на фототранзистор световых сигналов возникает фототок, который протекает через цепь затвора и создает на резисторе в цепи затвора падение напряжения. Изменение напряжения на затворе приводит к изменению тока стока. Усиление входного сигнала фототранзистором осуществляется, как и в обычном ПТ. Таким образом, световые сигналы преобразуются в электрические.
Достоинства полевого фототранзистора обусловлены высоким входным сопротивлением, слабой температурной зависимостью крутизны и повышенной радиационной стойкостью.
Известны фототранзисторы использующие совместное включение фотодиодов и МДП-транзистора. Фотодиод и транзистор изготавливаются с помощью различных технологических операций. Фотодиод обычно подключается к участку затвор-исток МДП ПТ.
Преимущества оптоэлектронных приборов заключается в полной электрической развязке входных и выходных цепей. Это позволяет легко согласовывать высокочастотные и низкочастотные, высоковольтные и низковольтные цепи.
Оптроны с ПТ являются перспективными приборами и, несомненно, найдут широкое применение в аппаратуре связи. Наиболее очевидными областями применения оптронов с ПТ являются преобразователи частоты, электронные реле, авторегуляторы коэффициента передачи, модулируемые генераторы, усилители с большим ослаблением синфазного сигнала.
Область применения оптоэлектронных приборов существенно расширится с развитием интегральной микроэлектроники. В частности, ожидается разработка сложных устройств для хранения, отображения и обработки информации на основе оптоэлектронных приборов.
1.8.8. Использование пт в интегральных схемах
ПТ находят широкое применение в полупроводниковых и гибридных интегральных схемах.
Наибольшее распространение получили интегральные схемы на МДП ПТ. Этому способствовали следующие факторы:
простота технологии изготовления по сравнению со схемами на биполярных транзисторах;
высокий процент выхода годных изделий;
возможность построения схем с непосредственными связями;
отсутствие необходимости изоляции элементов и, следовательно, высокая плотность упаковки;
возможность построения микромощных комплементарных схем;
возможность выполнения всех элементов схем на основе МДП ПТ.
В последние годы резко возрос выпуск сверхбольших интегральных схем (БИС) на МДП-транзисторах, имеющих тысячи и более элементов при сравнительно невысокой стоимости. Отечественная промышленность выпускает БИС для наручных электронных часов, оперативные и постоянные запоминающие устройства и др. Основными потребителями БИС на МДП ПТ являются предприятия, разрабатывающие электронные цифровые вычислительные машины.
ПТ находят также применение в линейных гибридных интегральных схемах. Обычно в таких схемах используются ПТ с p-n-переходом в сочетании с биполярными транзисторами. Использование ПТ позволяет повысить входное сопротивление операционных усилителей и усилителей низкой частоты, обеспечить низкий уровень собственных шумов усилителей при высоком входном сопротивлении, упростить схемы и улучшить технико-экономические показатели активных фильтров.
Широкие перспективы открываются при использовании в ИС ПТ в качестве управляемых сопротивлений. В этом режиме ПТ имеют преимущества перед биполярными транзисторами. Между истоком и стоком ПТ на p-n-переходов и, следовательно, они обладают двухсторонней проводимостью. Цепи управления просты и потребляют очень малую мощность. Эти особенности используются для построения высококачественных электронных ключей на ПТ.
Отечественной промышленностью освоен выпуск интегральных схем типа 284КН1. Каждая микросхема типа 284КН1 содержит три ключа с ПТ и схемами управления.
Ключи на ПТ являются наиболее перспективными элементами для БИС многоканальных электронных коммутаторов как аналоговых, так и дискретных сигналов.
2. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ КАК ЭЛЕМЕНТЫ С
РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕДАЧИ
2.1. Методы регулировки коэффициента передачи
устройств с помощью ПТ
Регулировку коэффициента передачи устройств можно осуществлять изменением напряжения смещения ПТ усилительного каскада (рисунок 2.1.).
Рис. 2.1. Регулятор изменением крутизны ПТ
При этом в качестве регулируемого параметра используется крутизна характеристики выходного тока по входному напряжению (рисунок 2.2.).
Рис. 2.2. Зависимости параметров ПТ от управляющего напряжения UЗИ
Регулировка сопровождается изменением выходного сопротивления ПТ RВЫХ, что при высокоомной нагрузке каскада может привести к снижению глубины регулирования. В некоторых случаях в качестве регулируемого параметра можно использовать выходное сопротивление ПТ. С этой целью к ПТ прикладывают отпирающее напряжение смещения, превышающее контактную разность потенциалов (UК). Регулировка осуществляется как за счет образовавшегося аттенюатора RГ, RВХ, так и за счет изменения крутизны.
В отличие от электронных ламп коэффициент передачи ПТ можно изменить без подачи постоянного напряжения на выходные электроды. С этой целью ПТ используют в качестве управляемого сопротивления. Схема регулятора с использованием ПТ в качестве управляемого сопротивления приведена на рисунке 2.3.
Рис. 2.3. Регулятор потенциометрического типа
При изменении регулирующего напряжения UРЕГ меняется выходная проводимость ПТ (рисунок 2.4), а, следовательно, и коэффициент передачи аттенюатора, образованного каналом транзистора и сопротивлением нагрузки RН. Хорошая развязка цепей сигнала и управления и отсутствие постоянной составляющей тока стока делает регуляторы такого типа весьма перспективными, особенно в случаях, когда спектры регулируемых и регулирующих сигналов перекрываются.
Рис. 2.4. Зависимость входной и выходной проводимостей
от управляющего напряжения UЗИ
При подаче на вход транзистора напряжения управления, смещающего p-n-переход ПТ в прямом направлении, входная проводимость последнего резко растет. Это явление также можно использовать для регулировки коэффициента передачи устройств.