Bidang (unipolar) transistor adalah perangkat yang memiliki tiga output dan dikendalikan oleh diterapkan pada elektroda kontrol (rana) voltase. Arus yang diatur mengalir melalui rangkaian sumber-penguras.
Gagasan triode semacam itu muncul sekitar 100 tahun yang lalu, tetapi menjadi mungkin untuk mendekati implementasi praktis hanya pada pertengahan abad terakhir. Pada 50-an abad terakhir, konsep transistor efek medan dikembangkan, dan pada tahun 1960 sampel kerja pertama diproduksi. Untuk memahami kelebihan dan kekurangan triode jenis ini, Anda perlu memahami desainnya.
Isi
perangkat FET
Transistor unipolar dibagi menjadi dua kelas besar menurut perangkat dan teknologi manufaktur. Terlepas dari kesamaan prinsip kontrol, mereka memiliki fitur desain yang menentukan karakteristiknya.
Triode unipolar dengan p-n junction
Perangkat pekerja lapangan seperti itu mirip dengan perangkat konvensional dioda semikonduktor dan, tidak seperti kerabat bipolar, hanya berisi satu transisi. Transistor sambungan p-n terdiri dari pelat satu jenis konduktor (misalnya, n), dan daerah tertanam dari jenis semikonduktor lain (dalam hal ini, p).
Lapisan-N membentuk saluran yang melaluinya arus mengalir antara terminal sumber dan saluran pembuangan. Pin gerbang terhubung ke daerah-p. Jika tegangan diterapkan ke gerbang yang membiaskan transisi ke arah yang berlawanan, maka zona transisi meluas, penampang saluran, sebaliknya, menyempit, dan resistansinya meningkat. Dengan mengontrol tegangan gerbang, arus dalam saluran dapat dikendalikan. Transistor juga dapat dilakukan dengan saluran tipe-p, kemudian gerbang dibentuk oleh semikonduktor-n.
Salah satu fitur dari desain ini adalah resistansi input transistor yang sangat besar. Arus gerbang ditentukan oleh resistansi sambungan bias balik, dan berada pada arus konstan dalam satuan atau puluhan nanoampere. Pada arus bolak-balik, resistansi input diatur oleh kapasitansi sambungan.
Tahapan gain yang dipasang pada transistor semacam itu, karena resistansi input yang tinggi, menyederhanakan pencocokan dengan perangkat input. Selain itu, selama pengoperasian trioda unipolar, tidak ada rekombinasi pembawa muatan, dan ini menyebabkan penurunan kebisingan frekuensi rendah.
Dengan tidak adanya tegangan bias, lebar saluran terbesar, dan arus melalui saluran maksimum. Dengan meningkatkan tegangan, dimungkinkan untuk mencapai keadaan saluran seperti itu ketika benar-benar diblokir. Tegangan ini disebut tegangan cut-off (Uts).
Arus drain dari FET bergantung pada tegangan gate-to-source dan tegangan drain-to-source. Jika tegangan di gerbang diperbaiki, dengan peningkatan Us, arus pertama tumbuh hampir linier (bagian ab). Saat memasuki saturasi, peningkatan tegangan lebih lanjut praktis tidak menyebabkan peningkatan arus pembuangan (bagian bc). Dengan peningkatan level tegangan pemblokiran di gerbang, saturasi terjadi pada nilai Idock yang lebih rendah.
Gambar menunjukkan keluarga arus cerat vs. tegangan antara sumber dan cerat untuk beberapa tegangan gerbang. Jelas bahwa ketika Us lebih tinggi dari tegangan saturasi, arus pembuangan secara praktis hanya bergantung pada tegangan gerbang.
Hal ini diilustrasikan oleh karakteristik transfer transistor unipolar. Ketika nilai negatif dari tegangan gerbang meningkat, arus pembuangan turun hampir secara linier ke nol ketika level tegangan cutoff tercapai di gerbang.
Triode gerbang terisolasi unipolar
Versi lain dari transistor efek medan adalah dengan gerbang terisolasi. Triode semacam itu disebut transistor. TIR (logam-dielektrik-semikonduktor), sebutan asing - MOSFET. Sebelumnya nama itu diambil MOS (logam-oksida-semikonduktor).
Substrat terbuat dari konduktor dengan jenis konduktivitas tertentu (dalam hal ini, n), saluran dibentuk oleh semikonduktor dari jenis konduktivitas yang berbeda (dalam hal ini, p). Gerbang dipisahkan dari substrat oleh lapisan tipis dielektrik (oksida), dan dapat mempengaruhi saluran hanya melalui medan listrik yang dihasilkan.Pada tegangan gerbang negatif, medan yang dihasilkan menggantikan elektron dari daerah saluran, lapisan menjadi habis, dan resistansinya meningkat. Untuk transistor saluran-p, sebaliknya, penerapan tegangan positif menyebabkan peningkatan resistansi dan penurunan arus.
Fitur lain dari transistor gerbang terisolasi adalah bagian positif dari karakteristik transfer (negatif untuk triode saluran-p). Ini berarti bahwa tegangan positif dari nilai tertentu dapat diterapkan ke gerbang, yang akan meningkatkan arus pembuangan. Keluarga karakteristik output tidak memiliki perbedaan mendasar dari karakteristik triode dengan p-n junction.
Lapisan dielektrik antara gerbang dan substrat sangat tipis, sehingga transistor MOS dari tahun-tahun awal produksi (misalnya, domestik KP350) sangat sensitif terhadap listrik statis. Tegangan tinggi menembus film tipis, menghancurkan transistor. Dalam triode modern, langkah-langkah desain diambil untuk melindungi dari tegangan berlebih, sehingga tindakan pencegahan statis praktis tidak diperlukan.
Versi lain dari triode gerbang berinsulasi unipolar adalah transistor saluran terinduksi. Itu tidak memiliki saluran bawaan, dengan tidak adanya tegangan di gerbang, arus dari sumber ke saluran pembuangan tidak akan mengalir. Jika tegangan positif diterapkan ke gerbang, maka medan yang dibuat olehnya "menarik" elektron dari zona-n substrat, dan menciptakan saluran untuk arus mengalir di wilayah dekat permukaan.Dari sini jelas bahwa transistor seperti itu, tergantung pada jenis saluran, dikendalikan oleh tegangan hanya satu polaritas. Hal ini dapat dilihat dari karakteristik lintasannya.
Ada juga transistor bi-gate. Mereka berbeda dari yang biasa karena mereka memiliki dua gerbang yang sama, yang masing-masing dapat dikontrol oleh sinyal terpisah, tetapi efeknya pada saluran diringkas. Triode semacam itu dapat direpresentasikan sebagai dua transistor biasa yang dihubungkan secara seri.
Sirkuit switching FET
Ruang lingkup transistor efek medan sama dengan ruang lingkup bipolar. Mereka terutama digunakan sebagai elemen penguat. Trioda bipolar, bila digunakan dalam tahap penguatan, memiliki tiga sirkuit switching utama:
- dengan kolektor biasa (pengikut emitor);
- dengan dasar yang sama;
- dengan emitor bersama.
Transistor efek medan diaktifkan dengan cara yang sama.
Skema dengan saluran umum
Skema dengan saluran umum (sumber pengikut), seperti pengikut emitor pada trioda bipolar, tidak memberikan penguatan tegangan, tetapi mengasumsikan penguatan arus.
Keuntungan dari rangkaian ini adalah impedansi input yang tinggi, tetapi dalam beberapa kasus ini juga merupakan kerugian - kaskade menjadi sensitif terhadap interferensi elektromagnetik. Jika perlu, Rin dapat dikurangi dengan menyalakan resistor R3.
Sirkuit gerbang umum
Sirkuit ini mirip dengan transistor bipolar basis umum. Sirkuit ini memberikan penguatan tegangan yang baik, tetapi tidak ada penguatan arus. Seperti penyertaan dengan basis umum, opsi ini jarang digunakan.
Sirkuit sumber umum
Sirkuit paling umum untuk menyalakan triode medan dengan sumber yang sama.Penguatannya tergantung pada rasio resistansi Rc dengan resistansi di sirkuit pembuangan (resistor tambahan dapat dipasang di sirkuit pembuangan untuk menyesuaikan penguatan), dan juga tergantung pada kecuraman karakteristik transistor.
Juga, transistor efek medan digunakan sebagai resistansi terkontrol. Untuk melakukan ini, titik operasi dipilih dalam bagian linier. Menurut prinsip ini, pembagi tegangan terkontrol dapat diimplementasikan.
Dan pada triode gerbang ganda dalam mode ini, Anda dapat menerapkan, misalnya, mixer untuk peralatan penerima - sinyal yang diterima diumpankan ke satu gerbang, dan ke gerbang lainnya - sinyal osilator lokal.
Jika kita menerima teori bahwa sejarah berkembang secara spiral, kita dapat melihat pola dalam perkembangan elektronika. Beranjak dari lampu yang dikendalikan tegangan, teknologi telah beralih ke transistor bipolar, yang membutuhkan arus untuk dikendalikan. Spiral telah berbelok penuh - sekarang ada dominasi trioda unipolar, yang, seperti lampu, tidak memerlukan konsumsi daya di sirkuit kontrol. Akan terlihat kemana kurva siklis akan mengarah lebih jauh. Sejauh ini, tidak ada alternatif untuk transistor efek medan.
Artikel serupa:
