Väljatransistorid on aktiivsed pooljuhtseadmed, mille väljundvoolu juhib elektriväli (bipolaarsetes transistorides juhitakse väljundvoolu sisendvooluga). Väljatransistore nimetatakse ka unipolaarseks, kuna elektrivoolu voolu protsessis osaleb ainult ühte tüüpi kandja.
Väljatransistore on kahte tüüpi: juhtimisüleminekuga ja isoleeritud väravaga. Kõigil neil on kolm elektroodi: allikas (voolukandjate allikas), värav (juhtelektrood) ja äravool (elektrood, kus kandjad voolavad).
Transistor koos juhtimisegap- n- üleminek . Selle skemaatiline esitus on näidatud joonisel fig. 1.21 a selle transistori tavapärane graafiline tähis on joonisel fig. 1.22 a, b (lk- ja n-tüübid, vastavalt). Nool näitab suunda kihist R kihistada P(nagu ka nool bipolaarse transistori emitteri pildil). Integraallülitustes võivad transistoride lineaarmõõtmed olla oluliselt väiksemad kui 1 mikron.
Riis. 1.22 Transistorseade
Riis. 1.23 Graafiline ekraan:a – p-tüüpi kanal; b - kanal n-tüüpi
Kihi takistus n(värav) on palju väiksem kui kihi eritakistus R(kanal), seega ala R-n-liikuvatest laengukandjatest tühjenenud ja väga suure eritakistusega ristmik paikneb peamiselt kihis R.
Kui vaadeldavas transistoris on pooljuhtkihtide juhtivuse tüübid vastupidised, siis saame väljatransistori koos juhtseadmega
R-n- üleminek ja kanal n-tüüp. Kui p-kanaliga transistori paisu ja allika vahel on positiivne pinge: ja zi > 0,
siis see liigub lk—n- üleminek vastupidises suunas.
Pöördpinge suurenemisega ristmikul laieneb see peamiselt kanali tõttu (ülaltoodud takistuse erinevuse tõttu). Ülemineku laiuse suurendamine vähendab kanali paksust ja sellest tulenevalt suurendab selle takistust. Selle tulemuseks on voolu vähenemine allika ja äravoolu vahel. Just see nähtus võimaldab teil pinge ja vastava elektrivälja abil voolu juhtida. Kui pinge ja zi piisavalt suur, on kanal täielikult kaetud alaga lk—n-üleminek (väljalülituspinge).
Töörežiimis R—n- üleminek peab olema pöörd- või nullpinge all. Seetõttu on töörežiimis värava vool ligikaudu võrdne nulliga ( ma h? 0 ), ja äravooluvool on peaaegu võrdne lähtevooluga.
laiuse kohta R—n-ristmikku ja kanali paksust mõjutab otseselt ka allika ja äravoolu vaheline pinge. Lase uzi= 0 ja rakendatud positiivne pinge uon(Joonis 1.24). Seda pinget rakendatakse ka värava äravoolu vahele, st. selgub, et uzs= uon ja R—n- üleminek on pöördpinge all.
Vastupidine pinge erinevates piirkondades R—n- üleminek on erinev. Allika lähedal asuvates piirkondades on see pinge praktiliselt null ja äravoolu lähedal asuvates piirkondades on see pinge ligikaudu võrdne uon . Niisiis lk—n- üleminek on laiem neis piirkondades, mis on äravoolule lähemal. Võib eeldada, et pinge allikast äravoolu kanalis kasvab lineaarselt.
Kell uon =Uziots kanal on äravoolu lähedal täielikult blokeeritud (joonis 1.25). Pinge edasise suurenemisega uon see kanali piirkond, milles see on blokeeritud, laieneb.
Transistori lülitusahelad . Väljatransistori ja ka bipolaarse transistori jaoks on kolm lülitusahelat: ühise värava (03), ühise allika (OI) ja ühise äravooluga (OS) ahelad. Kõige sagedamini kasutatavad ühise allikaga ahelad (joon. 1.26).
Kuna töörežiimis i c? 0, siis sisendomadusi tavaliselt ei arvestata.
Väljundi (varu) omadused . Väljundtunnust nimetatakse vormi sõltuvuseks
kus f on mingi funktsioon.
Transistori väljundkarakteristikud R—n-üleminek ja n-tüüpi kanal on näidatud joonisel fig. 1.27.
Pöördume tingimusele vastava tunnuse juurde u zi= 0. Lineaarses piirkonnas ( sa oled < 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.
Kell sa oled> 4 V kanalisatsiooniala kanal on blokeeritud. Pinge edasine tõus toob kaasa voolu väga väikese tõusu, kuna pinge suurenedes laieneb piirkond, kus kanal on blokeeritud. Sel juhul suureneb allika ja äravoolu vahe takistus ja vool i c praktiliselt ei muutu. See on küllastumise ala. Tühjendage vool küllastuspiirkonnas u zi = 0 ja etteantud pingel ja si nimetatakse esialgseks äravooluvooluks ja tähistatakse tähisega ma alustan. Vaadeldavate omaduste jaoks ma alustan= 5 mA juures ja si= 10 V.
Transistori omadusi pinge võimendamiseks iseloomustavad parameetrid on järgmised:
1) Värava kalle S(väljatransistori kaldekarakteristikud):
2) Sisemine diferentsiaaltakistus Ris diff
3) Kasu
Seda on näha
Isoleeritud väravatransistorid. Isoleeritud paisuga väljatransistor on transistor, mille pais on kanalist elektriliselt eraldatud dielektrilise kihiga. Selliste transistoride töö füüsikaliseks aluseks on väljaefekt, mis seisneb vabade laengukandjate kontsentratsiooni muutmises pooljuhi pinnalähedases piirkonnas välise elektrivälja toimel. Vastavalt nende struktuurile nimetatakse selliseid transistore MIS transistorid (metall-isolaator-pooljuht) või MOSFETid (metalloksiid-pooljuht). MOS-transistore on kahte tüüpi: indutseeritud ja sisseehitatud kanalitega.
Joonisel fig. 1.28 näitab sisseehitatud kanaliga transistorseadme põhimõtet.
Alus (põhimik) on elektrijuhtivusega räniplaat lk-tüüp. Sellel on kaks elektrijuhtivusega piirkonda n+ -tüüp suurenenud juhtivusega. Need piirkonnad on allikaks ja valamuks ning nende põhjal tehakse järeldused. Drenaaži ja allika vahel on n-tüüpi elektrijuhtivusega maapinnalähedane kanal. Varjutatud ala on ränidioksiidi dielektriline kiht (selle paksus on tavaliselt 0,1–0,2 µm). Dielektrilise kihi peal on õhukese metallkile kujul olev värav. Sellise transistori kristall on tavaliselt allikaga ühendatud ja selle potentsiaal võetakse nulliks. Mõnikord tehakse kristallist eraldi järeldus.
Kui paisule on rakendatud nullpinge, siis kui äravoolu ja allika vahel on pinge, siis läbib kanalit vool, mis on elektronide voog. Kristalli kaudu ei voola vool, kuna üks lk—n-üleminekud on pöördpinge all. Kui paisule rakendatakse allika (ja seega ka kristalli) suhtes negatiivse polaarsusega pinge, tekib kanalis põiksuunaline elektriväli, mis surub elektronid kanalist välja allika, äravoolu ja kristalli piirkonnas. . Kanali elektronid tühjenevad, selle takistus suureneb ja vool väheneb. Mida kõrgem on värava pinge, seda väiksem on vool. Seda režiimi nimetatakse lahja režiim
. Kui väravale rakendatakse positiivset pinget, siis välja mõjul äravoolu, allika ja kristalli aladelt tulevad elektronid kanalisse. Kanali takistus langeb, vool suureneb. Seda režiimi nimetatakse
rikastamise režiim
. Kui kristall n-tüüpi, siis peab kanal olema p-tüüpi ja pinge polaarsus on vastupidine.
Teine tüüp on indutseeritud (pöörd)kanaliga transistor (Joon. 1.29). See erineb eelmisest selle poolest, et kanal ilmub ainult siis, kui väravale on rakendatud teatud polaarsusega pinge.
Värava pinge puudumisel ei ole allika ja äravoolu vahel kanalit
n+ -tüüpi ainult kristall asub lk-tüüp ja ühel neist pn+ -siirded tekitavad pöördpinge. Selles olekus on äravoolu ja allika vaheline takistus kõrge ja transistor on suletud. Kui väravale rakendatakse positiivse polaarsusega pinget, liiguvad paisuvälja mõjul juhtivuselektronid äravoolu- ja lähtepiirkonnast ning lk- aknaluugi poole jääv ala. Kui pinge väraval saavutab oma lukust vabastamise (lävi) väärtuse (voltide ühik), suureneb elektronide kontsentratsioon pinnalähedases kihis nii palju, et ületab aukude kontsentratsiooni ning nn. inversioon
elektrijuhtivuse tüüp, s.o. moodustub õhuke kanal n-tüüpi ja transistor hakkab voolu juhtima. Mida kõrgem on värava pinge, seda suurem on äravooluvool. Ilmselgelt saab selline transistor töötada ainult rikastusrežiimis. Kui substraat n-tüüp, siis saame indutseeritud kanali lk-tüüp. Lülitusseadmetes leidub sageli indutseeritud kanalitransistore. Väljatransistoride lülitusahelad on sarnased bipolaarsete lülitusahelatega. Tuleb märkida, et väljatransistor võimaldab teil saada palju suuremat võimendust kui bipolaarne. Suure sisendtakistusega (ja väikese väljundiga) asendavad väljatransistorid järk-järgult bipolaarseid.
Kanali elektrijuhtivuse järgi eristavad nad lk- kanal ja n- kanali MIS transistorid. Nende seadmete sümbol elektriahelatel on näidatud joonisel fig. 1.30 . On olemas MIS-transistoride klassifikatsioon vastavalt nende konstruktsioonile ja tehnoloogilistele omadustele (sagedamini vastavalt värava materjali tüübile).
Riis. 1.30 Väljatransistoride sümbolid
isoleeritud väravaga: a - sisseehitatud p-kanaliga; b - sisseehitatud
n-kanal; c – indutseeritud p-kanaliga; d – indutseeritud n-kanaliga
Integraallülitused, mis sisaldavad nii p — kanali ja n-kanaliga MOS-transistore nimetatakse komplementaarseteks (lühendatult KMOS-IC). KMDP-IC-sid eristab kõrge mürakindlus, madal energiatarve ja suur kiirus.
Sagedusomadused FET-id määratletakse ajakonstandiga RC- aknaluugi ketid. Alates sisendmahtuvusest KOOSzi transistoridele koos R—n-üleminek on suur (kümneid pikofarade), nende kasutamine suure sisendtakistusega võimendusastmetes on võimalik sagedusalas, mis ei ületa sadu kilohertse - megahertsi ühikuid.
Lülitusahelates töötades määrab lülituskiirus täielikult RC paisuahela ajakonstandi. Isoleeritud paisuga FET-idel on palju väiksem sisendmahtuvus, seega on nende sagedusomadused palju paremad kui p-n-siirde FET-idel.
Pooljuhtelektroonikas juhitakse koos bipolaarsete transistoridega transistorid elektriväli, mille üks positiivseid omadusi on kõrge sisendtakistus(on 1-10 MΩ või rohkem). Selliseid transistore nimetatakse valdkonnas(unipolaarne).
Seade ja tööpõhimõte
FET-idnimetatakse pooljuhtseadmeteks, milles elektrivoolu teke on tingitud sama märgiga laengukandjate liikumisest pikisuunaline elektriväli, ja väljundvoolu juhtimine põhineb takistuse modulatsioon pooljuhtmaterjal põiksuunaline elektriväli.
Väljatransistoride tööpõhimõte võib põhineda:
Pooljuhi takistuse sõltuvusest selle juhtiva piirkonna ristlõikest (mida väiksem ristlõige, seda väiksem vool; rakendatakse väljatransistorites koos juhiga r-p-üleminek);
Pooljuhtide juhtivuse sõltuvusest põhikandjate kontsentratsioonist (rakendatud väljatransistorites koos soojustatud värav struktuurid metall-isolaator-pooljuht(MIS-transistorid)).
Väljatransistor koos juhiga r-p-üleminek (PTUP) on õhuke pooljuhtplaat, millel on üks r-p-üleminek ja koos mittekorrigeeriv servakontaktid. Plaadimaterjali elektrijuhtivus võib olla P-tüüp või R-tüüp. Vaatleme näiteks transistori, mille põhiplaat koosneb pooljuhist n-tüüp (joonis 1.32).
Joonis 1.32 - Juhtseadmega väljatransistori struktuur r-p- üleminek
Põhivaldkonnad väljatransistori struktuuris koos juhiga r-p-üleminekud on:
Piirkond allikas- ala, kust laengukandjad hakkavad liikuma;
Piirkond äravool- piirkond, kuhu kandurid liiguvad;
Piirkond katik- ala, mille abil juhitakse meediavoogu;
Piirkond kanal- piirkond, mille kaudu kandurid liiguvad.
Transistori vastavate piirkondade väljunditel on sarnased nimed: allikas(JA), varu(C) ja värav(3) (Joonis 1.32).
Joonisel 1.33 on näidatud juhtseadmega väljatransistoride graafilised sümbolid r-p-üleminek: kanaliga P-tüüp (joonis 1.33, a) ja kanal R-tüüp (joonis 1.33, b).
a b
Joonis 1.33 - UGO väljatransistorid koos juhtimisega r-p- üleminek
Mõelge PTUP-i toimimise põhimõttele. Pingeallikad ühendatakse transistoriga nii, et äravoolu- ja lähteelektroodide vahel liigub elektrivool ning paisule rakendatud pinge nihutas elektron-augu ristmikku vastupidises suunas.
Joonisel 1.34 on näidatud pingeallikate ühendamise meetod PTUP-i väljunditega kanaliga P-tüüp.
Joonis 1.34 – Pingeallikate ühendamine PTUP klemmidega
Lähtepinge mõjul E SI elektronid liiguvad allikast äravoolu, tagades välisahelas äravooluvoolu Mina C.
Laengukandjate kontsentratsioonid kanali ja paisu pooljuhtmaterjalis valitakse selliselt, et kui paisu ja allika vahele on rakendatud vastupidine eelpinge r-p- üleminek laieneb kanalialale. See toob kaasa kanali juhtiva osa ristlõikepinna vähenemise ja sellest tulenevalt äravooluvoolu vähenemise Mina C.
Elektrilise ülemineku all asuva piirkonna takistus üldiselt sõltub värava pingest. Selle põhjuseks on asjaolu, et ülemineku mõõtmed suurenevad sellele rakendatava pöördpinge suurenemisega ja laengukandjate tühjenenud piirkonna suurenemine toob kaasa kanali elektritakistuse suurenemise (ja vastavalt kanalis voolava voolu vähenemiseni).
Sellel viisil, juht-p-n-siirdega väljatransistori töö põhineb kanali takistuse muutusel, mis on tingitud peamiste laengukandjate tühjenenud piirkonna suuruse muutumisest, mis tekib katikule rakendatud toimel vastupidine pinge.
Värava ja allika vaheline pinge, mille juures kanal on täielikult blokeeritud ja äravooluvool saavutab minimaalse väärtuse ( Mina C» 0) kutsutakse katkestuspinge(U ots) väljatransistor.
Erinevalt PTUP-st, mille puhul paisul on kanaliga elektriline kontakt, on väljatransistoride puhul soojustatud värav(PTIS) värav on pooljuhist isoleeritud õhuke metallkile. Sõltuvalt isolatsiooni tüübist eristatakse MIS- ja MOS-transistore (vastavalt metall - dielektrik - pooljuht ja metall - oksiid - pooljuht, näiteks ränidioksiid SiO 2).
Algolekus saab PTIZ-kanali olla kurnatud laengukandjad või rikastatud neid. Sõltuvalt sellest eristatakse kahte tüüpi isoleeritud väravaga väljatransistore: sisseehitatud kanal(Joonis 1.35, a) (kanal luuakse valmistamise käigus) ja MIS-transistorid koos indutseeritud kanal(Joonis 1.35, b) (kanal ilmub juhtelektroodidele rakendatud pinge mõjul). PTIZ-is on kristallist, millele seade on valmistatud, lisaväljund (joonis 1.35), nn. substraat.
a b
Joonis 1.35 – isoleeritud paisuga väljatransistoride seade
PTIZ-is asuvad äravoolu- ja lähteelektroodid värava mõlemal küljel ja on otseses kontaktis pooljuhtkanaliga.
Kanalit kutsutakse sisseehitatud kui see on algselt rikastatud laengukandjad. Sel juhul viib juhtelektriväli vaesumine kanal laengukandjate kaupa. Kui kanal on algselt kurnatud elektrilaengute kandjad, nimetatakse seda indutseeritud. Sel juhul rikastab juhtelektriväli (värava ja allika vahel) kanalit elektrilaengukandjatega (st suurendab selle juhtivust).
Kanali juhtivus võib olla elektrooniline või perforeeritud. Kui kanalil on elektrooniline juhtivus, siis seda nimetatakse P- kanal. Aukjuhtivusega kanaleid nimetatakse R- kanalid. Selle tulemusena eristage nelja tüüpi väljatransistorid soojustatud väravaga: kanaliga P- kas R-tüübid, millest igaühel võib olla indutseeritud või sisseehitatud kanal. Nimetatud tüüpi väljatransistoride tavapärased graafilised tähised on näidatud joonisel 1.36.
Juhtpinge saab esitada PTIZ-ile as katiku vahel ja substraat, ja sõltumatult aluspinnale ja väravale. Vaatleme näitena voolu juhtimise põhimõtet väljatransistorites, mille struktuurid on näidatud joonisel 1.35.
Joonis 1.36 - UGO väljatransistorid isoleeritud paisuga
Kui väravale rakendatakse positiivset pinget, siis pooljuhi pinna lähedal tekkiva elektrivälja mõjul (joonis 1.35, b) kuvatakse kanal P -tüüpi aukude tõrjumise tõttu pinnast pooljuhi sügavusse. Transistoris sisseehitatud kanal (joonis 1.35, a) toimub olemasoleva kanali laienemine positiivse pinge rakendamisel või ahenemine - negatiivse pinge rakendamisel. Juhtpinge muutmine muudab kanali laiust ja vastavalt vastupanu ja transistori vool.
Oluline eelis PTIZ enne PTUP on , saavutades väärtused 10 10 - 10 14 oomi (juhtseadmega transistoride jaoks r-p-üleminek - 10 7 - 10 9 oomi).
Väljatransistoride oluline eelis bipolaarsete transistoride ees on nõrkade signaalide ümberlülitamisel nende madal pingelang.
Lisaks peaks see rõhutama selliseid eeliseid nagu:
- kõrge sisendtakistus;
- väikesed helid;
- valmistamise lihtsus;
- avatud olekus jääkpinge puudumine avatud transistori allika ja äravoolu vahel.
Väljatransistoride volt-amperkarakteristikud ja põhiparameetrid
Eelnevast arutelust järeldub, et väljatransistore on kokku kuut tüüpi. Nende tüüpilised ülekandekarakteristikud on näidatud joonisel 1.37. Neid omadusi kasutades saate määrata juhtpinge polaarsuse, voolu suuna kanalis ja juhtpinge vahemikku. Kõigist ülaltoodud tüüpi transistoridest ei toodeta praegu ainult integreeritud kanaliga PTIZ-i. R-tüüp.
Joonis 1.37 – Väljatransistoride ülekandekarakteristikud
Vaatame mõnda neist omadustest. Kõik kanaliga väljatransistoride omadused P-tüübid asuvad graafiku ülemises pooles ja seetõttu on neil positiivne vool, mis vastab positiivsele äravoolupingele. Vastupidi, kõik kanaliga seadmete omadused R-tüübid asuvad graafiku alumises pooles ja seetõttu on neil negatiivne vooluväärtus ja negatiivne äravoolupinge. PTUP-i karakteristikutel nullvärava pingel on maksimaalne vooluväärtus, mida nimetatakse algväärtuseks. I Algusest peale. Blokeerimispinge suurenemisega väheneb ka äravooluvool koos väljalülituspingega U ots muutub nullilähedaseks.
PTIZ-i omadused koos indutseeritud nullvärava pingega kanalil on nullvool. Tühjendusvoolu ilmumine sellistes transistorides ilmneb siis, kui pinge väravas on suurem kui läviväärtus U alates. Värava pinge suurendamine suurendab äravoolu voolu.
PTIZ-i omadused integreeritud nullvärava pingega kanalil on voolu algväärtus I C. algus. Sellised transistorid võivad töötada nii rikastusrežiimis kui ka ammendumisrežiimis. Paisupinge kasvades muutub kanal rikkamaks ja äravooluvool suureneb ning paisupinge vähenemisel kanal tühjeneb ja äravooluvool väheneb.
Joonisel 1.38 on näidatud kanaliga PTUP väljundvoolu-pinge karakteristikud n-tüüp. Muud tüüpi transistoride omadused on sarnase kujuga, kuid erinevad paisupinge ja rakendatud pingete polaarsuse poolest.
Joonis 1.38 – PTUP väljund VAC
Väljatransistori CVC-l saab eristada kahte piirkonda: lineaarne ja küllastus.
Lineaarpiirkonnas on I–V karakteristikud kuni pöördepunktini sirged, mille kalle sõltub paisu pingest. Küllastuspiirkonnas on voolu-pinge omadused peaaegu horisontaalsed, mis võimaldab rääkida äravooluvoolu sõltumatusest äravoolupingest. Selles piirkonnas on igat tüüpi väljatransistoride väljundomadused sarnased vaakumpentoodide omadega. Nende omaduste omadused määravad väljatransistoride kasutamise. Lineaarses piirkonnas kasutatakse FET-i kui vastupanu, värava pinge kontrollitud, ja küllastuspiirkonnas - as tugevdav element.
FET-i äravoolu ja allika vahel rakendatav maksimaalne pinge on iga transistori tüübi puhul erinev. Aga üldjuhul, nagu on näidatud joonisel 1.39, teatud väärtuse ületamisel U SI näidisedäravooluvool suureneb järsult, mis võib rikke tagajärjel põhjustada transistori rikke.
Joonis 1.39 – väljatransistori IV väljundi karakteristikute perekond
Väljatransistoride peamised parameetrid on järgmised:
Värava kalle
Tüüpilised väärtused: S= 0,1-500 mA/V;
Karakteristiku kalle aluspinnal
Tüüpilised väärtused: S p= 0,1-1 mA/V;
Algne äravooluvool I Algusest peale- äravooluvool nullpingel U ZI.
Juhtseadmega transistoridele R-P- üleminek Mina C= 0,2-600 mA, sisseehitatud kanaliga - I Algusest peale= 0,1-100 mA, indutseeritud kanaliga - I Algusest peale= 0,01-0,5 μA;
Katkestuspinge U ZI ots(tüüpilised väärtused U ZI ots= 0,2-10 V);
Lahtine äravooluallika takistus R SI avatud(tüüpilised väärtused R SI avatud= 2-300 oomi);
Äravoolu jääkvool I C puhata- tühjendusvool pingel U ZI ots (I C puhata= 0,001-10 mA);
Maksimaalne võimendussagedus fp- sagedus, mille korral võimsuse võimendus võrdub ühtsusega (tavalised väärtused fp- kümned - sadu MHz).
Tehnoloogilised võimalused ja edusammud suure võimsusega väljatransistoride väljatöötamisel on viinud selleni, et praegu ei ole raske neid taskukohase hinnaga hankida.
Sellega seoses on suurenenud raadioamatööride huvi selliste MOSFET-transistoride kasutamise vastu oma elektroonilistes omatehtud toodetes ja projektides.
Väärib märkimist, et MOSFET-id erinevad oluliselt oma bipolaarsetest kolleegidest nii parameetrite kui ka seadme poolest.
On aeg õppida paremini tundma võimsate MOSFET-transistoride seadet ja parameetreid, et vajadusel teadlikumalt valida konkreetsele eksemplarile analoog ning mõista ka teatud määratud väärtuste olemust. andmelehel.
Mis on HEXFET-transistor?
FET-i perekonnas on eraldi rühm suure võimsusega pooljuhtseadmeid, mida nimetatakse HEXFET-ideks. Nende tööpõhimõte põhineb väga originaalsel tehnilisel lahendusel. Nende struktuur koosneb mitmest tuhandest paralleelselt ühendatud MOS-rakust.
Rakustruktuurid moodustavad kuusnurga. Kuus- või muul viisil kuusnurkse struktuuri tõttu nimetatakse seda tüüpi võimsusega MOSFET-i HEXFET-iks. Selle lühendi kolm esimest tähte on võetud ingliskeelsest sõnast hex agonaalne- "kuusnurkne".
Mitmekordse suurenduse korral näeb võimsa HEXFET-transistori kristall välja selline.
Nagu näete, on sellel kuusnurkne struktuur.
Selgub, et võimas MOSFET on tegelikult omamoodi super-mikroskeem, milles on ühendatud tuhanded üksikud lihtsad väljatransistorid. Koos loovad nad ühe võimsa transistori, mis suudab suure voolu läbi lasta ja samal ajal praktiliselt mingit olulist takistust ei anna.
Tänu HEXFETi erilisele struktuurile ja tootmistehnoloogiale on nende kanali vastupidavus RDS (sees)õnnestus oluliselt vähendada. See võimaldas lahendada mitmekümne ampriste voolude lülitusvoolu probleemi kuni 1000-voldise pinge korral.
Siin on vaid väike rakendusala suure võimsusega HEXFET-transistoride jaoks:
Toiteallika lülitusahelad.
Laadimisseade.
Mootori juhtimissüsteemid.
Madalsagedusvõimendid.
Hoolimata asjaolust, et HEXFET (parallel channel) mosfetidel on suhteliselt madal avatud kanali takistus, on nende ulatus piiratud ja neid kasutatakse peamiselt kõrgsageduslikes kõrge vooluahelates. Kõrgepinge jõuelektroonikas eelistatakse mõnikord IGBT-põhiseid ahelaid.
MOSFET-transistori (N-kanaliga MOS) skemaatiline esitus.
Nagu bipolaarsed transistorid, võivad väljastruktuurid olla kas päri- või tagurpidi. Ehk siis P- või N-kanaliga. Järeldused on esitatud järgmiselt:
D-drein (varu);
S-allikas (allikas);
G-värav (luugi).
Sellelt lehelt leiate teavet selle kohta, kuidas erinevat tüüpi väljatransistoreid skeemidel tähistatakse.
Väljatransistoride põhiparameetrid.
Kogu MOSFET-i parameetrite komplekti võivad nõuda ainult keerukate elektroonikaseadmete arendajad ja reeglina pole seda andmelehel (viitelehel) märgitud. Piisab põhiparameetrite tundmisest:
V DSS(Drain-to-Source Voltage) – äravoolu ja allika vaheline pinge. See on tavaliselt teie vooluahela toitepinge. Transistori valimisel peaksite alati meeles pidama umbes 20% marginaali.
I D(Continuous Drain Current) – tühjendusvool või pidev äravooluvool. Määratakse alati konstantse paisuallika pingega (näiteks V GS = 10 V). Andmeleht näitab reeglina maksimaalset võimalikku voolu.
RDS (sees)(Static Drain-to-Source On-Resistance) – avatud kanali äravooluallika takistus. Kristalli temperatuuri tõustes suureneb avatud kanali takistus. Seda on lihtne näha graafikul, mis on võetud ühe võimsa HEXFET-transistori andmelehelt. Mida väiksem on avatud kanali takistus (R DS(on)), seda parem on MOSFET. See soojeneb vähem.
P D(Power Dissipation) - transistori võimsus vattides. Teisel viisil nimetatakse seda parameetrit ka hajumisvõimsuseks. Konkreetse toote andmelehel on selle parameetri väärtus näidatud teatud kristalli temperatuuri jaoks.
VGS(Gate-to-Source Voltage) – paisuallika küllastuspinge. See on pinge, millest kõrgemal kanalit läbiv vool ei suurene. Tegelikult on see maksimaalne pinge värava ja allika vahel.
VGS(th)(Gate Threshold Voltage) – transistori sisselülitamise lävipinge. See on pinge, mille juures juhtiv kanal avaneb ja see hakkab läbima voolu allika ja äravoolu klemmide vahel. Kui paisu ja allika klemmide vahele rakendatakse pinget, mis on väiksem kui V GS(th), siis transistor suletakse.
Graafik näitab, kuidas lävipinge V GS(th) väheneb transistori kristalli temperatuuri tõustes. Temperatuuril 175 0 C on see umbes 1 volt ja temperatuuril 0 0 C umbes 2,4 volti. Seetõttu näitab andmeleht reeglina minimaalset ( min.) ja maksimaalne ( max.) lävipinge.
Vaatleme näite abil võimsa väljaefektiga HEXFET-transistori peamisi parameetreid IRLZ44ZS poolt International Rectifier. Vaatamata muljetavaldavale jõudlusele on sellel väikese suurusega korpus D2PAK pindpaigaldamiseks. Vaatame andmelehte ja hindame selle toote parameetreid.
Maksimaalne äravooluallika pinge (V DSS): 55 volti.
Maksimaalne äravooluvool (ID): 51 Amp.
Värava allika pinge piirang (V GS): 16 volti.
Avatud kanali äravooluallika takistus (R DS (sees)): 13,5 mΩ.
Maksimaalne võimsus (P D): 80 vatti.
IRLZ44ZS avatud kanali takistus on vaid 13,5 millioomi (0,0135 oomi)!
Vaatame tabelist "tükki", kus on märgitud maksimaalsed parameetrid.
Selgelt on näha, kuidas konstantse paisupinge, kuid temperatuuri tõusuga vool väheneb (51A-lt (t=25 0 C juures) 36A-ni (t=100 0 C juures). Võimsus korpuse temperatuuril 25 0 C on 80 vatti. Näidatud on ka mõned parameetrid impulsirežiimis.
MOSFET-transistorid on kiired, kuid neil on üks oluline puudus - suur paisu mahtuvus. Dokumentides on värava sisendmahtuvus tähistatud kui C iss (sisendmahtuvus).
Mis on värava mahtuvus? See mõjutab suuresti väljatransistoride teatud omadusi. Kuna sisendmahtuvus on üsna suur ja võib ulatuda kümnete pikofaradeni, on väljatransistoride kasutamine kõrgsageduslikes ahelates piiratud.
MOSFET-transistoride olulised omadused.
Väljatransistoridega töötamisel, eriti isoleeritud väravaga, on väga oluline meeles pidada, et need on "surmavad" kardab staatilist elektrit. Saate need vooluringi jootma ainult nii, et kõigepealt lühistage juhtmed üksteisega õhukese traadiga.
Ladustamise ajal tuleb kõik MOSFET-i juhtmed tavalise alumiiniumfooliumiga lühistada. See vähendab värava staatilise elektri tõttu välgatamise ohtu. Trükkplaadile paigaldamisel on parem kasutada jootejaama, mitte tavalist elektrilist jootekolvi.
Fakt on see, et tavalisel elektrilisel jootekolbil ei ole kaitset staatilise elektri eest ja see pole trafo kaudu vooluvõrgust "lahti ühendatud". Selle vase torke peal on alati vooluvõrgust elektromagnetilised "korkid".
Igasugune pinge tõus vooluvõrgus võib joodetud elementi kahjustada. Seetõttu on FET-i elektrilise jootekolviga vooluringi jootmisel oht MOSFET-i kahjustada.
Küllastusvool I c0 transistori äravooluahelas, mis on ühendatud ühise allikaga ahela järgi, allikaga lühises (st U ci = 0 juures) - see on tüüpiline ainult juht-pn-siirdega väljatransistoridele .
Tühjendusvoolu tööpunktis saab määrata järgmise valemiga:
I s \u003d I s0 (1-U c.i / U ots) 2 (1)
kus U ots - katkestuspinge.
Võrrand (1) on mis tahes FET-i (eriti madala katkestuspingega) ülekandekarakteristiku ligikaudne väärtus.
Katkestuspinge Uc- üks peamisi väljatransistori iseloomustavaid parameetreid. Kui paisupinge on arvuliselt võrdne väljalülituspingega, on FET-kanal peaaegu täielikult blokeeritud ja äravooluvool kipub nulli.
Lõikepinge tegelikku väärtust (täielikult blokeeritud kanaliga) on üsna keeruline mõõta, kuna sel juhul tuleb leppida ülimadalate äravooluvooludega, mis pealegi sõltuvad isolatsioonitakistusest. Väljatransistoride võrdlusandmed näitavad alati, millisel äravooluvoolu väärtusel katkestuspinget mõõdeti. Nii saadi näiteks transistoride KP102 jaoks pinged U ots äravooluvoolul 20 μA ja transistori KP103 puhul 10 μA äravooluvoolul.
Voolu karakteristiku järsus. Väljatransistoride sisendtakistus juhtelektroodi küljelt on p-n-siirdega transistoridel 10 7 -10 9 oomi. Kuna väljatransistoride sisendvoolud on üliväikesed, siis juhitakse voolu väljundahelas sisendpinge abil. Seetõttu on väljatransistori, aga ka elektrontorude võimendusomadusi soovitav iseloomustada läbipääsukarakteristiku järsust.
Väljatransistoride kalle
Karakteristiku S max kalde maksimaalne väärtus saavutatakse siis, kui U C. ja =0. Sel juhul on S max arvväärtus võrdne FET-kanali juhtivusega selle elektroodide nullpinge korral.
Väljatransistoride karakteristikute järsus on 1-2 suurusjärku väiksem kui bipolaarsetel transistoridel, seetõttu on väikese koormustakistuse korral väljatransistori kaskaadi võimendus väiksem kui samalaadse kaskaadi võimendus. kaskaad bipolaarsel transistoril.
Karakteristiku järsuse avaldis PT tööpunktis saadakse kasutades (1):
kus U c.i - paisuallika pinge, mille juures S arvutatakse;
Seos (3) võimaldab meil kahe teadaoleva parameetri põhjal arvutada kolmanda.
läbilöögipinge. Väljatransistori purunemismehhanismi saab seletada laviiniprotsessi toimumisega värava-kanali ristmikul. Paisukanali dioodi pöördpinge varieerub piki paisu pikkust, saavutades maksimaalse väärtuse kanali äravoolu otsas. Siin toimub väljatransistori rike. Kui äravoolu- ja allikaklemmid vahetada, siis läbilöögipinge palju ei muutu. Näiteks KP102 transistori puhul tekib rike, kui paisu ja äravoolu vaheline kogupinge on 30 V. See pinge on minimaalne; tegelikult on läbilöögipinge keskmine umbes 55 V ja mõnel juhul ulatub see 120 V-ni.
Rike ei põhjusta juht-p-n-siirdega FET-i riket, kui hajutatud võimsus ei ületa lubatavat. Pärast rikkeid normaalses töörežiimis taastavad need transistorid oma jõudluse. See p-n-siirdetransistoride omadus annab neile teatud eelise MOS-transistoride ees, mille korral rike põhjustab ühemõtteliselt seadme rikke.
Siiski tuleb märkida, et rike ei ole alati p-n-siirdega FET-ide puhul kahjutu. Selle mõju aste transistori parameetritele määratakse väravat läbiva voolu väärtuse ja kestusega. Seega võib rikke tagajärjel tavarežiimis värava lekkevool suureneda.
Kanali dünaamiline takistus r kuni on määratletud väljendiga
Seda takistust U s.i \u003d 0 ja suvalist nihket U s.i saab väljendada transistori parameetrite kaudu:
Algpunkti lähedal asuva madala äravooluallika pinge korral käitub FET sõltuvalt paisupingest muutuva oomilise takistusena. See kehtib ka siis, kui äravoolupinge polaarsus on vastupidine (vt joonis 4); on vaja ainult, et pinge väravas oleks suurem kui äravoolu pinge.
Nüüd uurime, mis on väljatransistorid. Väljatransistorid on väga levinud nii vanades kui ka kaasaegsetes skeemides. Nüüd kasutatakse suuremal määral isoleeritud väravaga seadmeid ja täna räägime väljatransistoride tüüpidest ja nende omadustest. Artiklis teen võrdlusi bipolaarsete transistoridega, eraldi kohtades.
Definitsioon
Väljatransistor on pooljuhtidest täielikult juhitav lüliti, mida juhib elektriväli. See on praktikas peamine erinevus bipolaarsetest transistoridest, mida juhitakse vooluga. Elektrivälja loob väravale allika suhtes rakendatud pinge. Juhtpinge polaarsus sõltub transistori kanali tüübist. Siin on hea analoogia elektrooniliste vaakumtorudega.
Teine väljatransistoride nimetus on unipolaarne. "UNO" tähendab ühte. Väljatransistorides juhivad voolu sõltuvalt kanali tüübist ainult ühte tüüpi kandjad, augud või elektronid. Bipolaarsetes transistorides moodustati vool kahte tüüpi laengukandjatest - elektronidest ja aukudest, sõltumata seadmete tüübist. Väljatransistorid võib üldiselt jagada järgmisteks osadeks:
p-n-siirdega juhttransistorid;
isoleeritud väravatransistorid.
Mõlemad võivad olla n-kanaliga ja p-kanaliga, võtme avamiseks tuleb esimese väravale rakendada positiivne juhtpinge ja teise jaoks - allika suhtes negatiivne.
Kõikidel väljatransistoride tüüpidel on kolm väljundit (mõnikord 4, kuid harva, ma kohtasin ainult nõukogude omadel ja see oli korpusega ühendatud).
1. Allikas (laengukandjate allikas, bipolaarsel emitteri analoog).
2. Drain (laengukandjate vastuvõtja allikast, bipolaarse transistori kollektori analoog).
3. Värav (juhtelektrood, võre analoog lampidel ja bipolaarsetel transistoridel).
Transistor juhtimis-pn-siirdega
Transistor koosneb järgmistest piirkondadest:
4. Katik.
Pildil näete sellise transistori skemaatilist struktuuri, juhtmed on ühendatud värava, allika ja äravoolu metalliseeritud osadega. Konkreetses vooluringis (see on p-kanali seade) on värav n-kiht, väiksema takistusega kui kanali piirkond (p-kiht) ja pn-siirde piirkond asub selle jaoks rohkem p-piirkonnas. põhjus.
a - n-tüüpi väljatransistor, b - p-tüüpi väljatransistor
Et oleks lihtsam meeles pidada, pidage meeles dioodi tähistust, kus nool näitab p-piirkonnast n-piirkonda. Siin ka.
Esimene olek on välise pinge rakendamine.
Kui sellisele transistorile rakendatakse pinge, pluss äravoolule ja miinus allikale, siis voolab sellest läbi suur vool, seda piiravad ainult kanalitakistus, välistakistused ja toiteallika sisetakistus. Tavapäraselt suletud võtmega saab tuua analoogia. Seda voolu nimetatakse Isnachiks või algseks äravooluvooluks, mille Uzi=0.
Juhtiva p-n-siirdega väljatransistor, ilma paisule rakendatud juhtpingeta, on võimalikult avatud.
Pinge äravoolule ja allikale rakendatakse järgmiselt:
Põhilisi laengukandjaid tutvustatakse läbi allika!
See tähendab, et kui transistor on p-kanaliga, siis on toiteallika positiivne klemm ühendatud allikaga, sest. peamised kandjad on augud (positiivsed laengukandjad) - see on nn augu juhtivus. Kui n-kanaliga transistor on ühendatud allikaga, siis toiteallika negatiivne klemm, kuna selles on peamisteks laengukandjateks elektronid (negatiivsed laengukandjad).
Allikas on peamiste laengukandjate allikas.
Siin on sellise olukorra simulatsiooni tulemused. Vasakul on p-kanal ja paremal n-kanaliga transistor.
Teine olek - rakendage väravale pinget
Kui paisule rakendatakse allika suhtes positiivset pinget (Uzi) p-kanali jaoks ja negatiivset n-kanali jaoks, nihutatakse see vastupidises suunas, pn-siirde pindala laieneb kanali suunas. . Selle tulemusena väheneb kanali laius, vool väheneb. Paisupinget, mille juures lülitit ei liigu, nimetatakse katkestuspingeks.
Väljalülituspinge on saavutatud ja võti on täielikult suletud. Simulatsioonitulemustega pilt näitab sellist olekut p-kanali (vasakul) ja n-kanali (paremal) dongli jaoks. Muide, inglise keeles nimetatakse sellist transistori JFET.
Transistori töörežiim, kui pinge Uzi on kas null või vastupidine. Tänu pöördpingele saate "transistori katta", seda kasutatakse A-klassi võimendites ja muudes vooluahelates, kus on vaja sujuvat reguleerimist.
Katkestusrežiim tekib siis, kui Uzi = Ucutoff iga transistori jaoks on see erinev, kuid igal juhul rakendatakse seda vastupidises suunas.
Karakteristikud, VAC
Väljundkarakteristikuks on graafik, mis näitab äravoolu voolu sõltuvust Usi-st (rakendatakse äravoolu- ja allikaklemmidele) erinevatel paisupingel.
Seda saab jagada kolmeks valdkonnaks. Alguses (graafiku vasakul küljel) näeme oomilist piirkonda - selles tühimikus käitub transistor nagu takisti, vool kasvab peaaegu lineaarselt, jõudes teatud tasemeni, läheb küllastuspiirkonda (keskel). graafik).
Graafiku paremal küljel näeme, et vool hakkab uuesti kasvama, see on läbilöögiala, transistor ei tohiks siin olla. Joonisel kujutatud ülemine haru on vool null Uzi juures, näeme, et vool on siin suurim.
Mida kõrgem on Uzi pinge, seda väiksem on äravooluvool. Iga haru erineb väravas 0,5 volti võrra. Mida oleme simulatsiooniga kinnitanud.
Siin näidatakse äravooluvärava karakteristikku, st. äravoolu voolu sõltuvus paisupingest sama äravooluallika pinge juures (antud näites 10 V), siin on ka võrgu samm 0,5 V, näeme jällegi, et mida lähemal on pinge Uzi 0-le, seda suurem on äravool praegune.
Bipolaarsetes transistorides oli selline parameeter nagu voolu ülekandetegur või võimendus, see tähistati kui B või H21e või Hfe. Põllul kasutatakse pinge võimendamise võimaluse kuvamiseks järsust, mida tähistatakse tähega S
See tähendab, et kalle näitab, mitu milliamprit (või amprit) tühjendusvool kasvab, kui paisuallika pinge suureneb voltide arvu pideva äravooluallika pinge korral. Seda saab arvutada äravooluvärava karakteristiku järgi, ülaltoodud näites on kalle umbes 8 mA/V.
Vahetusskeemid
Sarnaselt bipolaarsetele transistoridele on kolm tüüpilist lülitusahelat:
1. Ühise allikaga (a). Seda kasutatakse kõige sagedamini, see suurendab voolu ja võimsust.
2. Ühise katikuga (b). Vähe kasutatud, madal sisendtakistus, võimendus puudub.
3. Ühise äravooluga (c). Pinge võimendus on 1 lähedal, sisendtakistus on kõrge ja väljund madal. Teine nimi on allika järgija.
Omadused, eelised, puudused
- praktiliselt ei tarbi juhtvoolu, seda vähendab kontrolli kaotust, signaali moonutusi, signaaliallika voolu ülekoormus...
Väljatransistori peamine eelis kõrge sisendtakistus. Sisendtakistus on voolu ja paisuallika pinge suhe. Tööpõhimõte seisneb juhtimises elektrivälja abil ja see tekib pinge rakendamisel. See on FET-id on pingega juhitavad.
Keskmine sagedus FET-i jõudlus on parem kui bipolaarne, on see tingitud asjaolust, et bipolaarse transistori piirkondade laengukandjate "resorptsiooniks" kulub vähem aega. Mõned kaasaegsed bipolaarsed transistorid võivad olla isegi paremad kui väljatransistorid, see on tingitud arenenumate tehnoloogiate kasutamisest, baaslaiuse vähendamisest ja muudest asjadest.
Väljatransistoride madal müratase on tingitud laengu süstimise protsessi puudumisest, nagu bipolaarsetes.
Stabiilsus temperatuurimuutuste korral.
Madal energiatarve juhtivas olekus – teie seadmete suurem efektiivsus.
Lihtsaim näide suure sisendtakistuse kasutamisest on sobitusseadmetes piesokorgiga akustiliste akustiliste kitarride ja elektromagnetiliste pikapitega elektrikitarrite ühendamiseks madala sisendtakistusega sisenditega.
Madal sisendtakistus võib põhjustada sisendsignaali languse, moonutades selle kuju erineval määral, sõltuvalt signaali sagedusest. See tähendab, et peate seda vältima, võttes kasutusele suure sisendtakistusega kaskaadi. Siin on sellise seadme lihtsaim skeem. Sobib elektrikitarrite ühendamiseks arvuti helikaardi line-in sisendisse. Sellega muutub heli heledamaks ja tämber rikkalikumaks.
Peamine puudus on see, et sellised transistorid kardavad staatilisust. Võite võtta elemendi elektrifitseeritud kätega ja see läheb kohe üles, see on võtme juhtimise tagajärg välja abil. Soovitatav on nendega töötada dielektrilistes kinnastes, mis on ühendatud läbi spetsiaalse käevõru maandusega, isoleeritud otsaga madalpinge jootekolbiga ja transistori juhtmed saab juhtmega siduda, et need paigaldamise ajal lühisesse jääksid.
Kaasaegsed seadmed seda praktiliselt ei karda, kuna nendesse saab sissepääsu juures sisse ehitada kaitseseadmed, näiteks zeneri dioodid, mis töötavad pinge ületamisel.
Mõnikord jõuavad algajate raadioamatööride hirmud absurdini, näiteks fooliummütside pähe panemine. Kõik ülalkirjeldatud, kuigi see on kohustuslik, ei garanteeri ühegi tingimuse mittejärgimine seadme riket.
Isoleeritud paisuga väljatransistorid
Seda tüüpi transistore kasutatakse aktiivselt pooljuhtjuhtimisega lülititena. Lisaks töötavad need kõige sagedamini võtmerežiimis (kaks asendit "sees" ja "väljas"). Neil on mitu nime:
1. MIS transistor (metall-dielektrik-pooljuht).
2. MOSFET (metall-oksiid-pooljuht).
3. MOSFET-transistor (metalloksiid-pooljuht).
Pidage meeles – need on vaid sama nime variandid. Dielektrik või oksiid, nagu seda nimetatakse ka, mängib värava isolaatori rolli. Alloleval diagrammil on isolaator kujutatud värava lähedal asuva n-piirkonna ja värava vahel valge täppidega tsoonina. See on valmistatud ränidioksiidist.
Dielektrik takistab elektrikontakti paiselektroodi ja põhimiku vahel. Erinevalt juht-p-n-siirdest ei tööta see ristmiku laienemise ja kanalite kattumise põhimõttel, vaid laengukandjate kontsentratsiooni muutmise põhimõttel pooljuhis välise elektrivälja toimel. MOSFETe on kahte tüüpi:
1. Sisseehitatud kanaliga.
2. Indutseeritud kanaliga
Diagrammil näete sisseehitatud kanaliga transistorit. Sellest võib juba aimata, et selle tööpõhimõte meenutab juht-p-n-siirdega väljatransistori, st. kui paisu pinge on null, liigub vool läbi lüliti.
Lähte ja äravoolu lähedusse luuakse kaks kõrge juhtivusega lisandite laengukandjate (n+) sisaldusega piirkonda. Substraat on P-tüüpi alus (antud juhul).
Pange tähele, et kristall (põhimik) on ühendatud allikaga, paljudel tavapärastel graafilistel sümbolitel on see joonistatud sel viisil. Paisupinge kasvades tekib kanalisse põiksuunaline elektriväli, mis tõrjub laengukandjaid (elektrone) ning kanal sulgub, kui Uz lävi on saavutatud.
Kui rakendatakse negatiivset paisuallika pinget, siis äravooluvool langeb, transistor hakkab sulguma - seda nimetatakse ammendumise režiimiks.
Kui paisuallikale rakendatakse positiivset pinget, toimub vastupidine protsess - elektronid tõmmatakse, vool suureneb. See on rikastamise režiim.
Kõik eelnev kehtib sisseehitatud N-tüüpi kanaliga MOSFETide kohta. Kui p-tüüpi kanal muudab kõik sõnad "elektronid" sõnadeks "augud", on pinge polaarsused vastupidised.
Selle transistori andmelehe järgi on paisuallika lävipinge umbes üks volt ja selle tüüpiline väärtus on 1,2 V, kontrollime seda.
Vool on mikroamprites. Kui pinget veel veidi tõsta, kaob see täielikult.
Valisin juhuslikult transistori ja sattusin üsna tundliku seadme peale. Proovin pinge polaarsust muuta, et väraval oleks positiivne potentsiaal, kontrollin rikastusrežiimi.
Paisupingel 1V suurenes vool neli korda võrreldes sellega, mis see oli 0V juures (selles jaotises esimene pilt). Sellest järeldub, et erinevalt eelmist tüüpi transistoridest ja bipolaarsetest transistoridest võib see ilma täiendava rihmata töötada nii voolu suurendamiseks kui ka selle vähendamiseks. See väide on väga ebaviisakas, kuid esimesel lähenemisel on sellel õigus eksisteerida.
Siin on kõik peaaegu sama, mis juhtimisüleminekuga transistoril, välja arvatud rikastusrežiimi olemasolu väljundkarakteristikus.
Drenaaživärava karakteristikul on selgelt näha, et negatiivne pinge põhjustab ammendumise režiimi ja võtme sulgemise ning positiivne pinge väravas - rikastamine ja võtme suurem avanemine.
Indutseeritud kanaliga MOSFET-id ei juhi paisu pinge puudumisel voolu, õigemini, vool on olemas, kuid see on äärmiselt väike, kuna. see on pöördvool substraadi ja tugevalt legeeritud äravoolu- ja allikapiirkondade vahel.
Isoleeritud paisu ja indutseeritud kanaliga väljatransistor on normaalselt avatud võtme analoog, vool ei voola.
Paisuallika pinge olemasolul, kuna vaatleme n-tüüpi indutseeritud kanalit, siis on pinge positiivne, välja toimel tõmbuvad paisupiirkonda negatiivsed laengukandjad.
Nii tekib elektronide jaoks allikast äravooluni “koridor”, seega tekib kanal, avaneb transistor ja sellest hakkab vool läbi voolama. Meil on p-tüüpi substraat, põhilised selles on positiivsed laengukandjad (augud), negatiivseid kandjaid on väga vähe, kuid välja toimel lähevad nad oma aatomitest lahti ja algab nende liikumine. Sellest ka juhtivuse puudumine pinge puudumisel.
Väljundkarakteristik kordab täpselt sama eelmiste puhul, erinevus on ainult selles, et pinged Uzi muutuvad positiivseks.
Drain-gate karakteristik näitab sama asja, erinevused on jällegi paisu pingetes.
Voolu-pinge omaduste kaalumisel on äärmiselt oluline hoolikalt vaadata piki telgesid ette nähtud väärtusi.
Võtmele pandi pinge 12 V ja meil on värava peal 0. Transistori kaudu vool ei liigu.
See tähendab, et transistor on täiesti lahti, kui seda poleks, oleks vool selles skeemis 12/10 = 1,2 A. Hiljem uurisin, kuidas see transistor töötab, ja sain teada, et 4 volti pealt hakkab see avanema.
Lisades igaüks 0,1 V, märkasin, et iga kümnendiku voltiga kasvab vool aina enam ja 4,6 V võrra on transistor peaaegu täielikult avatud, äravooluvoolu 20 V paispinge erinevus on vaid 41 mA 1,1 A juures on see jama.
See katse peegeldab tõsiasja, et indutseeritud kanalitransistor lülitub sisse alles siis, kui on saavutatud lävipinge, mis võimaldab tal lülitusahelates lülitina ideaalselt töötada. Tegelikult on IRF740 üks levinumaid.
Paisuvoolu mõõtmised näitasid, et väljatransistorid ei tarbi tegelikult peaaegu üldse juhtvoolu. 4,6-voldise pinge juures oli voolutugevus vaid 888 nA (nano!!!).
20 V pingel oli see 3,55 μA (mikro). Bipolaarse transistori puhul oleks see olenevalt võimendusest suurusjärgus 10 mA, mis on kümneid tuhandeid kordi suurem kui väljatransistoril.
Kõik klahvid ei avane sellise pingega, see on tingitud nende seadmete konstruktsioonist ja vooluringide omadustest, kus neid kasutatakse.
Esimesel ajahetkel tühjenenud mahtuvus nõuab suurt laadimisvoolu ning haruldastel juhtseadmetel (pwm-kontrollerid ja mikrokontrollerid) on tugevad väljundid, mistõttu nad kasutavad väljavärava draivereid nii väljatransistorides kui ka sees (isoleeritud väravaga bipolaarne). ). See on võimendi, mis muudab sisendsignaali sellise suuruse ja voolutugevusega väljundiks, mis on piisav transistori sisse- ja väljalülitamiseks. Laadimisvoolu piirab ka paisuga järjestikku ühendatud takisti.
Samas saab osasid väravaid juhtida ka mikrokontrolleri pordist läbi takisti (sama IRF740). Oleme seda teemat puudutanud.
Need meenutavad juhtväravaga väljatransistore, kuid erinevad selle poolest, et UGO-l, nagu ka transistoril endal, on värav substraadist eraldatud ja keskel olev nool näitab kanali tüüpi, kuid on suunatud kanali tüübist. substraat kanalile, kui see on n-kanaliga mosfet - katiku poole ja vastupidi.
Indutseeritud kanaliga klahvide puhul:
See võib välja näha selline:
Pöörake tähelepanu tihvtide ingliskeelsetele nimedele, need on sageli näidatud andmelehtedel ja diagrammidel.
Sisseehitatud kanaliga võtmete puhul:
