Схемы ключей на полевых транзисторах: Ключи на полевых транзисторах | Основы электроакустики — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Ключ на полевых транзисторах.

Как известно, полевой транзистор в области малых напряжений сток-исток ведет себя как резистор, сопротивление которого может изменяться во много раз при изменении управляющего напряжения затвор-исток Uзи. На рис изображена упрощенная схема последовательного ключа на полевом транзисторе с управляющим pn-переходом.

Рис. Последовательный ключ на полевом транзисторе с управляющим pn-переходом

Если в этой схеме управляющее напряжение Uупр установить меньшим, чем минимально-возможное входное напряжение, по крайней мере на величину порогового напряжения транзистора, транзистор закроется и выходное напряжение станет равным нулю. Для того, чтобы транзистор был открыт, напряжение затвор-исток U_зи следует поддерживать равным нулю, что обеспечивает минимальное сопротивление канала. Если же это напряжение станет больше нуля, управляющий pn-переход откроется, и выход ключа окажется соединенным с цепью управления.

Если напряжение U_упр установить большим, чем максимально-возможное входное напряжение ключа, диод VD закроется и напряжение U_зи будет, как это и требуется, равно нулю. При достаточно большом отрицательном управляющем напряжении диод будет открыт, а полевой транзистор закрыт. В таком режиме работы через резистор R1 течет ток от источника входного сигнала в цепь управляющего сигнала. Это не мешает нормальной работе схемы, так как выходное напряжение ключа в этом режиме равно нулю. Нарушение нормального режима работы такой схемы может произойти лишь в случае, если цепь входного сигнала содержит разделительный конденсатор, который при закрытом транзисторе ключа зарядится до отрицательного уровня управляющего напряжения.

ДТЛ-логика

Диодно-транзисторная логика (ДТЛ) — технология построения цифровых схем на основе биполярных транзисторов, диодов и резисторов. Своё название технология получила благодаря реализации логических функций (например, И) с помощью диодных цепей, а усиления сигнала — с помощью транзистора

Принцип работы:

Показанная на рисунке схема представляет собой типичный элемент 2И-НЕ:

Если хотя бы на одном из входов уровень логического нуля то ток R1 течет через диод во входную цепь. На анодах напряжение 0,7В, которого недостаточно для открывания транзистора, для того чтобы его ввести в режим насыщения. На выходе формируется уровень логической единицы. Если на все входы поступает уровень логической единицы, ток R2 течет через R1 в базу транзистора, образуя на анодах падение напряжения 1,4В. Поскольку напряжение уровня логической единицы больше этой величины входы диодов обратносмещены и не учавствуют в работе схемы. Транзистор открыт в режиме насыщения, ток нагрузки втекает в транзистор значительно больший по величине тока нагрузки при уровне логической единицы.

Преимущества и недостатки:

Основное преимущество ДТЛ над более ранней технологией РТЛ — возможность создания большого числа входов. Задержка прохождения сигнала по-прежнему достаточно высока, из-за медленного процесса утечки заряда с базы в режиме насыщения (когда все входы имеют высокий уровень) при подаче на один из входов низкого уровня. Эту задержку можно уменьшить подключением базы транзистора через резистор к общему проводу или к источнику отрицательного напряжения.

В более современной и эффективной технологии ТТЛ данная проблема решена путём замены диодов на мультиэмиттерный транзистор. Это также уменьшает площадь кристалла (в случае реализации в виде интегральной схемы), и соответственно позволяет добиться более высокой плотности элементов.

Логические элементы на основе ДТЛ являлись основой для многих ЭВМ второго поколения, например БЭСМ-6, IBM 1401.

КМОП логика

КМОП (К-МОП; комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; англ. CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) — технология построения электронных схем. В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями (ТТЛ, ЭСЛ и др.) является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения состояний). Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) является наличие как n-, так и p-канальных полевых транзисторов; как следствие, КМОП-схемы обладают более высоким быстродействием и меньшим энергопотреблением, однако при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки. Подавляющее большинство современных логических микросхем, в том числе, процессоров, используют схемотехнику КМОП.

Технология:

Для примера рассмотрим схему вентиля 2И-НЕ, построенного по технологии КМОП.

Если на оба входа A и B подан высокий уровень, то оба транзистора снизу на схеме открыты, а оба верхних закрыты, то есть выход соединён с землёй.

Если хотя бы на один из входов подать низкий уровень, соответствующий транзистор сверху будет открыт, а снизу закрыт. Таким образом, выход будет соединён с напряжением питания и отсоединён от земли.

В схеме нет никаких нагрузочных сопротивлений, поэтому в статическом состоянии через КМОП-схему протекают только токи утечки через закрытые транзисторы, и энергопотребление очень мало. При переключениях электрическая энергия тратится в основном на заряд емкостей затворов и проводников, так что потребляемая (и рассеиваемая) мощность пропорциональна частоте этих переключений (например, тактовой частоте процессора).

ЭСЛ – логика.

Эми́ттерно-свя́занная ло́гика (ЭСЛ) — семейство цифровых интегральных микросхем на основе дифференциальных транзисторных каскадов. ЭСЛ является самой быстродействующей из всех типов логики, построенной на биполярных транзисторах. Это объясняется тем, что транзисторы в ЭСЛ работают в линейном режиме, не переходя в режим насыщения, выход из которого замедлен. Низкие значения логических перепадов в ЭСЛ-логике способствуют снижению влияния на быстродействие паразитных ёмкостей.

Основная деталь ЭСЛ-логики — схема потенциального сравнения, собранная не на диодах (как в ДТЛ), а на транзисторах. Схема представляет собой транзисторы, соединённые эмиттерами и подключенные к корпусу (или питанию) через резистор. При этом транзистор у которого напряжение на базе выше пропускает через себя основной ток. Как правило один транзистор в схеме сравнения подключен к опорному уровню, равному напряжению логического порога, а остальные транзисторы являются входами. Выходные цепи схемы сравнения поступают на усилительные транзисторы, а с них — на выходные эмиттерные повторители.

Эмиттерный повторитель — способ включения транзистора, когда коллектор подключен к шине питания, а эмиттер является выходом. Напряжение на выходе эмиттера практически соответствует напряжению на базе, куда подаётся входной сигнал. Поэтому он и называется повторителем. Повторитель усиливает ток, не усиливая напряжения. Используется в основном для согласования высокого выходного сопротивление источника сигнала с малым сопротивлением нагрузки.

Особенностью ЭСЛ является повышенные скорость (150 МГц уже в первых образцах 60-х годов и 0,5-2ГГц в 70-80хх) и энергопотребление по сравнению с ТТЛ и КМОП (на низких частотах, на высоких — примерно равное), низкая помехоустойчивость, низкая степень интеграции (ограниченная, в частности, большой потребляемой мощностью каждого элемента, что не позволяет разместить в одном корпусе много элементов, т.к. это приведёт к перегреву) и как следствие — высокая стоимость.

Электронный ключ на полевом транзисторе (Контрольная работа)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Общая Электротехника и электроника»

На тему: «Электронный транзисторный ключ на полевом транзисторе»

Содержание

1. Общие сведения об электронных ключах

2. Схемы электронных ключей на полевых транзисторах

3. Принцип действия электронных ключей

4. Применение электронных ключей

4. Литература

1. Общие сведения об электронных ключах

Ключ – элемент, который под воздействием управляющего сигнала производит различные коммутации (источников питания, активных элементов и т.д.). Электронный ключ является основой для построения более сложных цифровых устройств. При включении активного элемента с общим эмиттером (истоком) ключ выполняет логическую операцию НЕ, т.е. инвертирует входной сигнал.

Ключ имеет два состояния: замкнутое и разомкнутое

Рис. 4

Для реализации ключей используют диоды, биполярные и полевые транзисторы.

Время переключения ключей на биполярных транзисторах определяется барьерными емкостями p-n-переходов и действиями скопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе. Для повышения быстродействия и входного сопротивления используют ключи на полевых транзисторах.

2. Схемы электронных ключей на полевых транзисторах

Транзисторный ключ является основным элементом устройств цифровой электроники. Основные особенности транзисторного ключа является обязательным условием понимания принципов работы цифровых устройств.

Схемы ключей на полевых транзисторах с управляющим p-n-переходом и с индуцированным каналом с общим истоком и общим стоком показаны на рисунке:

Рис. 5

Для любого ключа на полевом транзисторе Rн > 10-100 кОм.

Управляющий сигнал Uвх на затворе порядка 10-15 В. Сопротивление полевого транзистора в закрытом состоянии велико, порядка 108-109 Ом.

Сопротивление полевого транзистора в открытом состоянии может составлять 7-30 Ом. Сопротивление полевого транзистора по цепи управления может составлять 108-109 Ом. (схемы «а» и «б») и 1012-1014 Ом (схемы «в» и «г»).

1 поколение – с линейной нагрузкой.

2 поколение – с нелинейной нагрузкой. В качестве нагрузки (вместо ) ставили второй полевой транзистор одинакового типа проводимости.

Рис. 6 Транзисторный ключ на полевом транзисторе с линейной нагрузкой.

Принцип действия электронных ключей

Электронные ключи основаны на работе биполярных транзисторов. Когда на базе транзистора «0» относительно эмиттера, транзистор «закрыт», ток через него не идёт, на коллекторе всё напряжение питания (сигнал высокого уровня — «1»). Когда на базе транзистора «1», он «открыт», возникает ток коллектор — эмиттер и падение напряжения на сопротивлении коллектора, напряжение на коллекторе, а с ним и напряжение на выходе, уменьшается до низкого уровня «0».

В статическом режиме ключ находится в состоянии «включено» (ключ замкнут), либо в состоянии «выключено» (ключ разомкнут). Переключение ключа из одного состояния в другое происходит под воздействием входных управляющих сигналов : импульсов или уровней напряжения. Простейшие ключевые схемы имеют один управляющий вход и один выход.

Основу ключа составляет транзистор в дискретном или интегральном исполнении.

В зависимости от состояния ключ шунтирует внешнюю нагрузку большим или малым выходным сопротивлением. В этом и заключается коммутация цепи, производимая транзисторным ключом.

Основными параметрами ключа являются :

• быстродействие, определяемое максимально возможным числом переключений в секунду ; для интегральных ключевых схем оно составляет миллионы коммутаций ;

• длительность фронтов выходных сигналов ;

• внутренние сопротивления в открытом и закрытом состоянии ;

• потребляемая мощность ;

• помехоустойчивость, равная уровню помехи на входе, вызывающей ложное переключение ;

• стабильность пороговых уровней, при которых происходит переключение ;

• надежность работы в реальных условиях старения радиодеталей, изменения источников питания и т.д.

4. Применение электронных ключей

Электронный ключ служит для переключения непрерывно изменяющихся электрических сигналов. Если ключ находится в состоянии «включено», его выходное напряжение должно по возможности точно равняться входному; если же ключ находится в состоянии «выключено», выходное напряжение должно быть как можно ближе к нулю или, во всяком случае, должно как можно меньше зависеть от входного.

Также возможно использование полевых транзисторов. Принцип их работы схож с принципом работы электронных ключей на биполярных транзисторах. Цифровые ключи на полевых транзисторах потребляют меньший ток управления, обеспечивают гальваническую развязку входных и выходных цепей, однако быстродействие их ниже по сравнению с биполярными.

Литература

Горбачев Н.Г. Промышленная электроника М. 2001
Кудрявцев И.А. Фалкин В.Д. Электронные ключи учебное пособие Самара 2002
Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 327с.
Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника — М.: Горячая линия — Телеком, 2000. — 768 с.
www.wikipedia.org
Учебно-методический комплекс, раздел «Электроника» 117-118 с.

Аналоговые ключи. Диодные ключи. Ключи на биполярных транзисторах. Ключи на полевых транзисторах, страница 2

Примером таких транзисторов являются:

КТ118А 1КТ011

Параметры ключа КТ118А:

Остаточное напряжение 200 мкв

Сопротивление ключа в открытом состоянии 100 Ом

Ток утечки закрытого ключа 0.1 мкА

Время включения 500 нсек

Гальванически развязанный ключ

При отсутствии сигнала F коммут. ключ КТ118А заперт, т.к. между его базами и коллекторами включено сопротивление R порядка килоома. (Транзисторы работают в инверсном режиме).

Замыкание ключа происходит при подаче серии импульсов на вход F коммут. При этом переменное напряжение поступает на вход мостового выпрямителя, выпрямляется и напряжение, создаваемое на сопротивлении R, отпирает ключ. Емкость С необходима для сглаживания пульсаций коммутирующего тока.

Ключи на полевых транзисторах.

Ключи на полевых транзисторах получили в настоящее время наибольшее распространиение благодаря ряду уникальных свойств.

а. Отсутствие остаточного напряжения открытого ключа.

б. Отсутствие гальванической саязи между цепью управления и коммутируемой цепью.

в. Высокое быстродействие.

г. Малые токи утечки в закрытом состоянии (10^{^{– 9} — 10^{^–12А).}}

Ключи могут выполняться на полевых транизисторах с управляющим p-n переходом и с индуцируемым каналом. Рассмотрим аналоговый ключ на основе р-канального транзистора с индуцируемым каналом. На рис.1 показана зависимость дифференциального сопротивления промежутка сток – исток от управляющего напряжения затвор – исток.

Рис. 1. Зависимость дифференциального сопротивления между выводами сток – исток от управляющего напряжения на затворе.

Если полевой транзистор используется в качестве ключа, то необходима учитывать, что при изменении входного сигнала при фиксированном напряжении затвора . напряжение между затвором и остальными электродами меняется и напряжения на затворе необходимо выбирать с учетом этого фактора. Так, для для надежного замыкания напряжение на его затворе должно быть меньше чем наименьшее коммутируемое напряжение на величину (dV отпирания + V порог). При замкнутом ключе напряжение на затворе должно быть больше, чем наибольшая величина коммутируемого сигнала:

Для замкнутого ключа:

V затв. < dV отпирания + V порог + Vсигн.миним.

Для разомкнутого ключа:

V затв. > Vсигнала максим.

Например, если входной сигнал изменяется от –5В до +5В, то

для замкнутого ключа: V затв.< –3B – 4B – 5B = -12B

Для разомкнутого ключа: V затв. > +5В.

Вывод подложки для надежного запирания ключа должен быть подключен к точке схемы с самым высоким потенциалом.

Недостатком ключа на одном транзисторе является то, что при изменении коммутируемого сигнала при замкнутом ключе изменяется сопротивление канала, что приводит к нелинейным искажениям. Этот недостаток исправляется использованием пары полевых транзисторов различной проводимости канала. При этом управляющие сигналы необходимо подавать в противофазе. Такое включение транзисторов уменьшает также помехи, возникающие в нагрузке ключа от токов через емкости затвор – канал транзисторов, так как эти токи при равных противофазных управляющих сигналах компенсируются.

Аналогично для пары транзисторов можно записать условия надежного запирания и отпирания транзисторов при коммутации сигнала V с на нагрузку Rн. Пусть сигнал Vс = (Vс мин. V с макс.)

Ключ замкнут:

V^’з1 < V c мин. + dV отпирания + V порог.

V^’з2 > V c макс. + dV отпирания + V порог.

Ключ разомкнут:

V^’’з1 > V c макс. ; V^’’з2 < V c мин.

Кроме того, для надежного запирания транзисторов необходимо, чтобы:

V⁺ подложки > V^’’з1, V^— подложки < V^’’з2

Аналоговые ключи на МОП — транзисторах применяются в переключателях тока в ЦАП (572 ПА1, 572 ПА2), в схемах выборки-хранения, синхронных детекторах и т. д. В последнее время для коммутации аналоговых сигналов широко используются интегральные ключи. Они представляют из себя комбинацию ключа на К-МОП паре транзисторов и усилителей управления этими транзисторами, выполненную в одном кристалле. Для управления ключами на вход подают логические сигналы стандартных уровней (ТТЛ или КМОП).

Пример:

В корпусе микросхемы 590КН5 выполнены 4 ключа с независимым управлением.

Параметры каждого из ключей:

Сопротивление открытого ключа < 70 Ом

Ток утечки разомкнутого ключа < 70 нА

Диапазон коммутируемых сигналов -15в — +15в

Время включения и выключения 0.3 мксек

Для коммутации сигнала на вход «Управление» подаются стандартные логические уровни.

Меньшие задержки коммутации можно получить, используя ключи 590КН8А, имеющие в одном корпусе микросхемы 4 независимых n-МОП транзистора. Типовое сопротивление открытого ключа – 30 ом, время включения меньше 3 нсек. Однако, для работы этих ключей требуются дополнительные схемы управления.

Помехи и погрешности коммутации.

Погрешности, вызываемые ключами, определяются

1. Нестабильностью сопротивления ключа в открытом состоянии

Rоткр = f( Vупр, tº).

2. Током утечки в закрытом состоянии

3. Проникновением сигнала через проходную емкость ключа.

Напряжение помехи зависит от условий работы ключа, вида нагрузки (емкость, резистор). Рассмотрим для примера эквивалентную схему ключа на КМОП транзисторе.

Все своими руками Транзисторный ключ с защитой по току

Опубликовал admin | Дата 19 августа, 2017

Ключи на полевых транзисторах широко используются для коммутации различных нагрузок, как маломощных с низким питающим напряжением, так и потребляющих десятки ампер от сети в сотни вольт. В связи с этим возникает необходимость защиты, как самого ключа, так и схемы его управления от аварийных ситуаций.

На сайте уже были статьи, посвященные транзисторным ключам, например, «Транзисторный ключ переменного тока». Этот ключ предназначен для коммутации активной нагрузки в цепи переменного тока. Он имеет оптическую развязку с управляющей схемой, и его схема содержит два КМОП транзистора. Еще одна статья, это «Транзисторный ключ с оптической разрядкой», ключ так же имеет оптическую развязку, собран на биполярных транзисторах и имеет защиту самого ключа от коротких замыканий в цепи нагрузки.

На рисунке 1 приведена схема ключа постоянного тока на КМОП транзисторе с гальванической развязкой и защитой от превышения тока нагрузки.

Гальваническая развязка между схемой управления и самим ключом осуществляется с помощью транзисторного оптрона U1. В качестве этого оптрона можно применить PC817, TLP521, РС120 и т.д.

В качестве переключающего транзистора используется полевой транзистор с n-каналом. Его тип зависит от нужного вам максимального тока и рабочего напряжения нагрузки. Подобрать необходимый транзистор можно из таблицы, размещенной в статье «Полевые транзисторы International Rectifier.»

Работа схемы ключа

В исходном состоянии, когда на входе оптрона отсутствует напряжение управления, светодиод не включен, транзистор оптрона закрыт. При таких условия ключевой транзистор VT3 будет открыт, так как на его затворе будет присутствовать положительное напряжение, поступающее с +Uпит через резистор R2. Стабилитрон VD1 необходим в тех случаях, если напряжение пинания Uпит более 20В. Двадцать вольт, это максимально допустимое напряжение затвор-исток большинства полевых транзисторов. Естественно, что если Uпит менее двадцати вольт, то этот стабилитрон из схемы можно исключить. Транзисторы VT1 и VT2, это не что иное, как аналог тиристора. Пока ток нагрузки находится в нужных пределах, эти транзисторы закрыты и не оказывают на работу ключа никакого значения. Как только ток, протекающий через ключевой транзистор VT3 и Rдт – датчик тока, будет возрастать, будет увеличиваться и падение напряжения на датчике тока Rдт. А это приведет к возникновению открывающего тока через переход база – эмиттер n-p-n транзистора VT1. Это приведет к возникновению тока коллектора этого транзистора, часть которого начнет протекать через переход база – эмиттер p-n-p транзистора VT2. Значит, начнет открываться и транзистор VT2. Большая часть тока коллектора этого транзистора начнет протекать через переход база-эмиттер, уже открывающегося транзистора VT1. Таким образом, возникает лавинообразный процесс открывания обоих транзисторов, обеспечивающий быстрое закрывание ключевого транзистора, путем шунтирования его затвора с истоком. В таком состояния схема может находиться сколько угодно долго. Вывести ее в рабочее состояние можно выключением напряжения питания или замыканием на короткое время эмиттеров транзисторов VT1 и VT2, при условии, что была устранена причина возникновения аварии. Так обеспечивается защита ключевого транзистора. Величину тока срабатывания защиты устанавливают с помощью резистора Rдт. Чем меньше величина этого резистора, чем выше значение тока срабатывания защиты.

Номинал этого резистора можно приблизительно рассчитать по формуле:
Rдт = 0,65/Iз ; где Iз – величина тока защиты. 0,65 – это приблизительно пороговое напряжение открывания биполярных кремниевых транзисторов.

Например, при токе защиты 6,5А, величина резистора датчика тока будет примерно равна 0,65/6,5 = 0,1 Ом. Здесь не учитывается падение напряжения на резисторе R4.

Скачать статью

Скачать “moshhnyj-klyuch-postoyannogo-toka-na-polevom-tranzistore” moshhnyj-klyuch-postoyannogo-toka-na-polevom-tranzistore.rar – Загружено 819 раз – 26 КБ

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Электронный ключ схема на транзисторе 12 вольт

При работе со сложными схемами полезным является использование различных технических хитростей, которые позволяют добиться поставленной цели малыми усилиями. Одной из них является создание транзисторных ключей. Чем они являются? Зачем их стоит создавать? Почему их ещё называют «электронные ключи»? Какие особенности данного процесса есть и на что следует обращать внимание?

На чем делаются транзисторные ключи

Статический режим работы

Насыщение ключа

В таких случаях переходы транзистора являются смещенными в прямом направлении. Поэтому, если изменится ток базы, то значение на коллекторе не поменяется. В кремниевых транзисторах для получения смещения необходимо примерно 0,8 В, тогда как для германиевых напряжение колеблется в рамках 0,2-0,4 В. А как вообще достигается насыщение ключа? Для этого увеличивается ток базы. Но всё имеет свои пределы, равно как и увеличение насыщения. Так, при достижении определённого значения тока, оно прекращает увеличиться. А зачем проводить насыщение ключа? Есть специальный коэффициент, что отображает положение дел. С его увеличением возрастает нагрузочная способность, которую имеют транзисторные ключи, дестабилизирующие факторы начинают влиять с меньшей силой, но происходит ухудшение быстродействия. Поэтому значение коэффициента насыщения выбирают из компромиссных соображений, ориентируясь по задаче, которую необходимо будет выполнить.

Недостатки ненасыщенного ключа

Напряжение открытого ключа упадёт потеряет примерно до 0,5 В.
Ухудшится помехоустойчивость. Это объясняется возросшим входным сопротивлением, что наблюдается в ключах, когда они в открытом состоянии. Поэтому помехи вроде скачков напряжения будут приводить и к изменению параметров транзисторов.
Насыщенный ключ обладает значительной температурной стабильностью.

Как видите, данный процесс всё же лучше проводить, чтобы в конечном итоге получить более совершенное устройство.

Быстродействие

Взаимодействие с другими ключами

Что выбрать

Незначительное значение остаточного напряжения на ключе в состоянии проводки.
Высокое сопротивление и, как результат – малый ток, что протекает по закрытому элементу.
Потребляется малая мощность, поэтому не нужен значительный источник управляющего напряжения.
Можно коммутировать электрические сигналы низкого уровня, которые составляют единицы микровольт.

Транзисторный ключ реле – вот идеальное применение для полевых. Конечно, это сообщение здесь размещено исключительно для того, чтобы читатели имели представление об их применении. Немного знаний и смекалки – и возможностей реализаций, в которых есть транзисторные ключи, будет придумано великое множество.

Пример работы

Давайте рассмотрим более детально, как функционирует простой транзисторный ключ. Коммутируемый сигнал передаётся с одного входа и снимается с другого выхода. Чтобы запереть ключ, на затвор транзистора используют подачу напряжения, которое превышает значения истока и стока на величину, большую в 2-3 В. Но при этом следует соблюдать осторожность и не выходить за пределы допустимого диапазона. Когда ключ закрыт, то его сопротивление относительно большое – превышает 10 Ом. Такое значение получается благодаря тому, что дополнительно влияет ещё и ток обратного смещения p-n перехода. В этом же состоянии емкость между цепью переключаемого сигнала и управляющим электродом колеблется в диапазоне 3-30 пФ. А теперь откроем транзисторный ключ. Схема и практика покажут, что тогда напряжение управляющего электрода будет близиться к нулю, и сильно зависит от сопротивления нагрузки и коммутируемой характеристики напряжения. Это обусловлено целой системой взаимодействий затвора, стока и истока транзистора. Это создаёт определённые проблемы для работы в режиме прерывателя.

В качестве решения данной проблемы были разработаны различные схемы, которые обеспечивают стабилизацию напряжения, что протекает между каналом и затвором. Причем благодаря физическим свойствам в таком качестве может использоваться даже диод. Для этого его следует включить в прямое направление запирающего напряжения. Если будет создаваться необходимая ситуация, то диод закроется, а р-n-переход откроется. Чтобы при изменении коммутируемого напряжения он оставался открытым, и сопротивление его канала не менялось, между истоком и входом ключа можно включить высокоомный резистор. А наличие конденсатора значительно ускорит процесс перезарядки емкостей.

Расчет транзисторного ключа

1) Коллектор-эмиттер – 45 В. Общая рассеиваемая мощность – 500 mw. Коллектор-эмиттер – 0,2 В. Граничная частота работы – 100 мГц. База-эмиттер – 0,9 В. Коллекторный ток – 100 мА. Статистический коэффициент передачи тока – 200.

2) Резистор для тока 60 мА: 5-1,35-0,2 = 3,45.

3) Номинал сопротивления коллектора: 3,45 ,06=57,5 Ом.

4) Для удобства берём номинал в 62 Ом: 3,4562=0,0556 мА.

5) Считаем ток базы: 56200=0,28 мА (0,00028 А).

6) Сколько будет на резисторе базы: 5 – 0,9 = 4,1В.

7) Определяем сопротивление резистора базы: 4,1 ,00028 = 14,642,9 Ом.

Заключение

И напоследок про название «электронные ключи». Дело в том, что состояние меняется под действием тока. А что он собой представляет? Верно, совокупность электронных зарядов. От этого и происходит второе название. Вот в целом и все. Как видите, принцип работы и схема устройства транзисторных ключей не является чем-то сложным, поэтому разобраться в этом – дело посильное. Следует заметить, что даже автору данной статьи для освежения собственной памяти потребовалось немного попользоваться справочной литературой. Поэтому при возникновении вопросов к терминологии предлагаю вспомнить о наличии технических словарей и проводить поиск новой информации про транзисторные ключи именно там.

На чем делаются транзисторные ключи

Статический режим работы

Насыщение ключа

Недостатки ненасыщенного ключа

Напряжение открытого ключа упадёт потеряет примерно до 0,5 В.
Ухудшится помехоустойчивость. Это объясняется возросшим входным сопротивлением, что наблюдается в ключах, когда они в открытом состоянии. Поэтому помехи вроде скачков напряжения будут приводить и к изменению параметров транзисторов.
Насыщенный ключ обладает значительной температурной стабильностью.

Быстродействие

Взаимодействие с другими ключами

Что выбрать

Незначительное значение остаточного напряжения на ключе в состоянии проводки.
Высокое сопротивление и, как результат – малый ток, что протекает по закрытому элементу.
Потребляется малая мощность, поэтому не нужен значительный источник управляющего напряжения.
Можно коммутировать электрические сигналы низкого уровня, которые составляют единицы микровольт.

Пример работы

Расчет транзисторного ключа

2) Резистор для тока 60 мА: 5-1,35-0,2 = 3,45.

3) Номинал сопротивления коллектора: 3,45 ,06=57,5 Ом.

4) Для удобства берём номинал в 62 Ом: 3,4562=0,0556 мА.

5) Считаем ток базы: 56200=0,28 мА (0,00028 А).

6) Сколько будет на резисторе базы: 5 – 0,9 = 4,1В.

7) Определяем сопротивление резистора базы: 4,1 ,00028 = 14,642,9 Ом.

Заключение

Работа транзистора в режиме ключа является базовой во всей электронике, особенно в цифровой.

С чего все начиналось

Раньше, когда еще не было сверхмощных компьютеров и сверхскоростного интернета, сообщения передавали с помощью азбуки Морзе. В азбуке Морзе использовались три знака: точка, тире и… пауза. Чтобы передавать сообщения на далекие расстояния использовался так называемый телеграфный КЛЮЧ.

Нажали на черную большую пипочку – ток побежал, отжали – получился обрыв цепи и ток перестал течь. ВСЕ! То есть меняя скорость и продолжительность нажатия на пипочку, мы можем закодировать любое сообщение. Нажали на пипку – сигнал есть, отжали пипку – сигнала нет.

Транзисторный ключ

Ключ, собранный на транзисторе, называется транзисторным ключом. Транзисторный ключ выполняет только две операции: вКЛЮЧено и выКЛЮЧено, промежуточный режим между “включено” и “выключено” мы будем рассматривать в следующих главах. Электромагнитное реле выполняет ту же самую функцию, но его скорость переключения очень медленная с точки зрения современной электроники, да и коммутирующие контакты быстро изнашиваются.

Что из себя представляет транзисторный ключ? Давайте рассмотрим его поближе:

Знакомая схемка не так ли? Здесь все элементарно и просто 😉 Подаем на базу напряжение необходимого номинала и у нас начинает течь ток через цепь от плюсовой клеммы +Bat2—>лампочка—>коллектор—>эмиттер—>к минусовой клемме Bat2. Напряжение на Bat2 должно быть равно рабочему напряжению питания лампочки. Если все так, то лампочка испускает свет. Вместо лампочки может быть какая-либо другая нагрузка. Резистор “R” здесь требуется для того, чтобы ограничить значение управляющего тока на базе транзистора. Про него более подробно я писал еще в этой статье.

Условия для работы транзисторного ключа

Итак, давайте вспомним, какие требования должны быть, чтобы полностью “открыть” транзистор? Читаем статью принцип усиления биполярного транзистора и вспоминаем:

1) Для того, чтобы полностью открыть транзистор, напряжение база-эмиттер должно быть больше 0,6-0,7 Вольт.

2) Сила тока, текущая через базу должна быть такой, чтобы электрический ток мог течь через коллектор-эмиттер абсолютно беспрепятственно. В идеале, сопротивление через коллектор-эмиттер должно стать равным нулю, в реале же оно будет иметь доли Ома. Такой режим называется “режимом насыщения“.

Этот рисунок – воображение моего разума. Здесь я нарисовал тот самый режим насыщения.

Как мы видим, коллектор и эмиттер в режиме насыщения соединяются накоротко, поэтому лампочка горит на всю мощь.

Базовая схема транзисторного ключа

А что теперь надо сделать, чтобы лампочка вообще не горела? Отключить ее ручками? Зачем? Ведь у нас есть управляемый резистор: коллектор-эмиттер, сопротивление которого мы можем менять, прогоняя через базу определенную силу тока 😉 Итак, что нужно для того, чтобы лампочка вообще перестала гореть? Возможны два способа:

Первый способ. Полностью отключить питание от резистора базы, как на рисунке ниже

В реальности вывод базы является своего рода маленькой антенной, которая может принимать различные наводки и помехи из окружающего пространства. От этих наводок в базе может начать течь ток малого номинала. А как вы помните, для того, чтобы открыть транзистор много и не надо. И может даже случится так, что лампочка будет даже очень тихонько светится!

Как же выйти из этой ситуации? Да очень легко! Достаточно поставить резистор между базой и эмиттером, то есть сделать так, чтобы при отключении напряжения, на базе напряжение было равно нулю. А какой вывод транзистора у нас находится под нулем? Эмиттер! То есть научным языком, мы должны сделать так, чтобы потенциал на базе был равен потенциалу на эмиттере 😉

И что, теперь каждый раз при отключении заземлять базу? В идеале – да. Но есть более хитрое решение 😉 Достаточно поставить резистор между базой и эмиттером. Его номинал в основном берут примерно в 10 раз выше, чем номинал базового резистора.

Так как в схеме появился еще один резистор, то базовый резистор назовем R_Б , а резистор между базой и эмиттером не будем придумывать и назовем R_БЭ. Схема примет вот такой вид:

Как же ведет себя резистор R_БЭ в схеме? Если ключ S замкнут, то этот резистор не оказывает никакого влияния на работу схемы, так как через него протекает и без того малая сила тока, которая управляет базой. Ну а если ключ S разомкнут, то, как я уже сказал, потенциал на базе будет равняться потенциалу эмиттера, то есть нулю.

Второй способ. Добиться того, чтобы U_БЭ

Что в первом, что во втором случае транзистор у нас не пропускает ток через коллектор-эмиттер. В этом случае говорят, что транзистор находится в режиме “отсечки“.

Расчет транзисторного ключа

Как же рассчитать примерно значение резистора базы? Есть нехитрые формулы. Для того, чтобы их разобрать, рассмотрим вот такую схемку:

Для начала можно найти ток базы:

I_Б – это базовый ток, в Амперах

k_НАС– коэффициент насыщения. В основном берут в диапазоне от 2-5. Он уже зависит от того, насколько глубоко вы хотите вогнать ваш транзистор в насыщение. Чем больше коэффициент, тем больше режим насыщения.

I_K– коллекторный ток, в Амперах

Ну а дальше дело за малым

Это самый простой расчет без всяких заморочек.

Расчет транзисторного ключа на практике

Ну что же, давайте рассчитаем наш базовый резистор для этой схемы в режиме насыщения. На базу будем подавать распространенное питание в 5 В.

Возьмем транзистор средней мощности КТ819Б и лампочку-нагрузку для нашего транзисторного ключа. Лампочка на 6 В.

Транзистор КТ819Б структуры NPN

А вот и его цоколевка

Почти стандартная распиновка слева-направо: Эмиттер-Коллектор-База.

Лампочка при питании 6 В светит примерно вот так:

А вот такую силу тока потребляет наша подопечная, если ее соединить напрямую к блоку питания.

0,23 Ампера. Именно такую силу тока должна кушать наша лампочка в режиме насыщения, когда транзистор полностью открыт. То есть это у нас будет коллекторный ток I_k . Так как сопротивление нити накала лампочки меняется при подключении ее к источнику питания, то лучше всего сразу же измерить ее силу тока, как мы и сделали.

Теперь дело за малым. Надо замерить коэффициент бета. Для этого случая на моем рабочем столе есть прибор транзисторметр. Итак, у меня получилось значение 148

Итак, находим ток базы по формуле

Чем больше силы тока мы подаем на базу, тем больше мы вводим транзистор в режим глубокого насыщения. Здесь уже вы сами должны выбрать значение коэффициента насыщения. Как я уже писал выше, чем больше коэффициент, тем сильнее уходит транзистор в режим насыщения. Режим глубокого насыщения чреват тем, что он задерживает выключение транзистора, но хорош тогда, когда надо долго держать нагрузку включенной, так как в этом случае транзистор греется меньше всего. Если вы не забыли, мощность, рассеиваемая на транзисторе будет равна P=U_КЭ х I_Н

P – это мощность в Ваттах

U_КЭ – напряжение между коллектором и эмиттером, В

I_Н – сила тока, протекающая через нагрузку и коллектор-эмиттер, А

Из формулы: чем меньше U_КЭ , тем меньше будет греться транзистор

Поэтому, берем среднее значение коэффициента насыщения равное 3. Получаем:

Теперь считаем базовый резистор по формуле:

Берем ближайший из ряда, то есть 1 кОм.

Давайте посмотрим, будет ли работать наш транзисторный ключ? Итак, R_Б берем рассчитанное значение в 1 кОм.

Собираем схему и смотрим, как она работает

В данном случае синие провода – это питание с Bat2 (MEILI), а другие два провода – это питание с блока питания Bat1 (YaXun)

Как вы помните, лампочка у нас потребляла силу тока в 0,23 Ампер при прямом включении ее к блоку питания. Сейчас же она кажет почти то же самое значение с небольшой погрешностью. Но можно все равно сказать, что при открытом транзисторном ключе сопротивление коллектора-эмиттера очень мало. То есть все напряжение поступает на лампу.

Так как амперметр на YaXun стрелочный и не может измерять очень маленькие значение тока, то воспользуемся мультиметром и посмотрим, сколько же потребляет наш транзистор в режиме полного открытия. Для этого ставим мультиметр в разрыв цепи. Более подробно, как измерять силу тока и напряжение мультиметром, вы можете прочитать в этой статье.

Мы получили 4,5 мА. Очень близко к расчетному 4,7 мА. Не забываем подтянуть базу к земле резистором большим номиналом R_БЭ_, иначе база может поймать помеху и открыть невзначай транзистор, что приведет к ложному срабатыванию. В нашем случае мы берем резистор от 10 кОм и более.

Ну все, такой транзисторный ключ будет уже защищен от ложных срабатываний и его можно использовать в своих электронных безделушках.

Применение транзисторного ключа в связке с МК

Транзисторный ключ очень часто можно увидеть в схемах, где МК или другой логический элемент коммутирует мощную нагрузку. Как вы помните, максимальную силу тока, которую может выдать МК на одну ножку, равняется 20 миллиампер. Поэтому чаще всего можно увидеть вот такое схемотехническое решение на биполярном транзисторе в режиме ключа:

В резистор R_БЭ нет необходимости, потому как выходы МК “подтягивается” к нулю еще при программировании.

Заключение

В настоящее время биполярные транзисторы уже морально устаревают. На смену им приходят мощные полевые транзисторы и твердотельные реле, так как они практически не потребляют ток. Также часто в режиме ключа используют диоды, тиристоры, терморезисторы и даже электронные лампы. Электронные ключи широко применяются в различных автоматических устройствах, в логических схемах и системах управления. Чем же хорош ключ на биполярном транзисторе? Я думаю, скорее всего своей дешевизной, широким распространением и долговечностью самих биполярных транзисторов.

Силовой ключ (5 А; 24 В) на полевом транзисторе (IRF520 MOSFET) для Arduino —

Силовой ключ выполнен на полевом транзисторе IRF520 и предназначен для включения/выключения мощной нагрузки, которая питается напряжением постоянного тока.

Управлять силовым ключем можно с помощью Arduino или другого микроконтроллера, при подаче на вход ключа высокого уровня от 5 В, он откроется и включит нагрузку. При токе нагрузки более 1 ампера нужен радиатор для транзистора. Практическое измерение нескольких экземпляров этого MOSFET модуля показало, что ключ открывается при подаче сигнала управления на затвор от 3,4 Вольт.
Полевой транзистор позволяет использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), т.е можно менять скорость работы электродвигателя или яркость светодиодной ленты, лампы (светодиода) и т.д.

Если управляющий сигнал ниже 5 Вольт, то нужно использовать другой ключ, работающий от низкого постоянного напряжения (от 3 Вольт).

Для управления мощной нагрузкой переменного тока можно использовать твердотельное реле. А для коммутации маломощной нагрузки постоянного и переменного тока можно применить обычное реле.

Технические характеристики силового ключа на MOSFET транзисторе “IRF520”:

управление нагрузкой с напряжением питания постоянного тока, В: 0-24
рабочий ток нагрузки, А: 0-5
уровень управляющего сигнала, В: 5-20
размеры платы, мм: 33.4*25.6

Подключение:

“V+” — плюсовой контакт подключения нагрузки пост. тока
“V-” — минусовой контакт подключения нагрузки пост. тока
“Vin” — “+” контакт, сюда подключить питание для нагрузки (от 0 до 24 В)
“GND” — “-” контакт питания для нагрузки
“SIG – “плюсовой контакт для подключения управ. сигнала (например с ARDUINO)
“Vcc” – не используется
“GND – “минусовой контакт для подключения управ. сигнала

Принципиальная схема силового ключа на IRF520:

Варианты использования:

управление силовым ключом с помощью сенсорной кнопки “TTP223”

Преимущества:

бесшумная работа
нет механических частей
можно использовать ШИМ (PWM)

Описание на “IRF520” (datasheet)

Ключи на полевых транзисторах. — Студопедия.Нет

Ключи на полевых транзисторах используются довольно часто. Они обладают некоторыми преимуществами перед ключами на биполярных транзисторах. Во-первых, они имеют высокое входное сопротивление цепи управления, в особенности, если в схеме ключа используется полевой транзистор с изолированным затвором. В качестве аттенюаторов практическое применение находят в основном только полевые транзисторы, имеют намного лучшие характеристики, чем биполярные.

Рассмотрим работу полевого транзистора в качестве ключа. Если использовать полевые транзисторы с изолированным затвором, то можно применить две схемы включения – параллельную, аналогичную использованной с биполярным транзистором, и последовательную. Обе схемы

показаны на рисунке 10.6

Рисунок 10.6 Свойства параллельной схемы ключа похожи на те, которые имеет ключ на

биполярном транзисторе. Но нужно учитывать тот факт, что у полевого транзистора имеется подложка, а между ней и каналом существует p-n переход. Этот переход должен быть заперт. Поэтому на подложку необходимо подавать запирающее постоянное напряжение. В противном случае для транзисторов с каналом n-типа при входных сигналах отрицательной полярности переход будет отпираться, а, следовательно состояние запертого транзистора не будет реализовано. У многих полевых транзисторов выпускаемых промышленностью, подложка соединена внутри транзистора с истоком и такие транзисторы имеет по три внешних вывода. Такие транзисторы мало пригодны для создания ключей.

В качестве ключа последовательная схема работает лучше, чем параллельная. В запертом состоянии сопротивление канала превышает 1000 МегОм. Поэтому можно считать, что такой ключ полностью выключен. Только на очень высоких частотах возможно проникновение сигнала через паразитные емкости между входом и выходом транзистора. Сопротивление канала маломощного полевого транзистора, находящегося в открытом состоянии, составляет несколько Ом и потери напряжения в ключе практически отсутствуют. Как экстроординарный случай, можно упомянуть, что имеются

сильноточные полевые транзисторы с чрезвычайно низким сопротивлением канала в отпертом состоянии, вплоть до 0,002 Ом.

Коммутационные помехи ключей на полевом транзисторе похожи на помехи ключей на биполярных транзисторах. Их можно снизить на порядок, если использовать два последовательных ключа, включенных параллельно с транзисторами, имеющими проводимости каналов разного типа. При этом коммутационные помехи обоих транзисторов, имеющие разные полярности, взаимно вычитаются.

В настоящее время уже не используется ключи на маломощных полевых транзисторах, поскольку имеются ключевые сборки в интегральном исполнении. В каждой такой сборке обычно имеется четыре ключа с сопротивлением канала в отпертом состоянии для разных ключей от 2 до 100 Ом. Для каждого ключа, состоящего из двух транзисторов с разным типом проводимости канала, в сборке имеется схема формирования управляющих сигналов. Структурная схема одного ключа показана на рисунке 10.7.

Рисунок 10.7

Рассмотрим некоторые применения электронных ключей. Схема на рисунке 10.8 формирует радиоимпульс из непрерывного высокочастотного сигнала, как это показано на рисунке 10.9. С помощью такого электронного ключа можно формировать радиоимпульсы длительностью до 1 мкс с частотой заполнения до 100 МГц. Амплитуда выходного сигнала ключа может изменяться в пределах от нуля лишь до напряжения питания. Попытка превысить эти уровни приводит

к появлению нелинейных искажений. Что бы избавиться от них на входе схемы стоит делитель напряжения, смещающий уровень входного и выходного сигнала.

Рисунок 10.8

Рисунок 10.9

Junction field-effect transistors (JFET) Рабочий лист

Пусть электроны сами дадут вам ответы на ваши собственные «практические проблемы»!

Примечания:

По моему опыту, студентам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических задач, над которыми нужно работать, и дают ученикам ответы, с которыми они могут проверить свою работу. Хотя такой подход позволяет студентам овладеть теорией схем, он не дает им полноценного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические схемы построения схем и использование испытательного оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: ученики должны построить свои собственные «практические задачи» с реальными компонентами и попытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которых они не приобрели бы, просто решая уравнения.

Еще одна причина для использования этого метода практики — научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента.Студенты также разовьют реальные навыки поиска и устранения неисправностей, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схем.

Выделите несколько минут времени со своим классом, чтобы ознакомиться с некоторыми «правилами» построения схем, прежде чем они начнутся. Обсудите эти вопросы со своими учениками в той же сократической манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, вместо того, чтобы просто говорить им, что они должны и не должны делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, насколько плохо студенты понимают инструкции, представленные в типичном формате лекции (монолог инструктора)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, необходимое ученикам для построения реальных схем вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, посещающих ваш курс?

Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, то они должны учиться на реальных схемах, когда это возможно.Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, то во что бы то ни стало придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планируют, чтобы наши ученики что-то делали в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потраченное впустую» время, потраченное на создание реальных схем, принесет огромные дивиденды, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, когда студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичных исследований , тем самым давая им возможность продолжить свое образование в области электротехники / электроники в автономном режиме.

В большинстве наук реалистичные эксперименты намного сложнее и дороже, чем электрические схемы. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих опасности для безопасности и стоивших меньше, чем учебник. Они не могут, но вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставит ваших учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

Полевые транзисторы с переходом

— специальные устройства

СПЕЦИАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Хотя он произвел революцию в дизайне электронного оборудования, биполярный (PNP / NPN) транзистор все же имеет одну очень нежелательную характеристику.Низкое входное сопротивление, связанное с переходом база-эмиттер, вызывает проблемы при согласовании импедансов между межкаскадными усилителями.

В течение многих лет ученые искали решение, которое сочетало бы высокий входной импеданс вакуумной лампы со многими другими преимуществами транзистора. Результатом этого исследования является ТРАНЗИСТОР С ПОЛЕВЫМ ЭФФЕКТОМ (FET). В отличие от биполярного транзистора, который использует ток смещения между базой и эмиттером для управления проводимостью, полевой транзистор использует напряжение для управления электростатическим полем внутри транзистора.Поскольку полевой транзистор управляется напряжением, как и вакуумная лампа, его иногда называют «твердотельной вакуумной трубкой».

Элементы одного типа полевого транзистора, переходного типа (JFET), сравниваются с биполярным транзистором на рисунке ниже. Как видно из рисунка, JFET представляет собой трехэлементное устройство, сопоставимое с другим. Элемент «затвор» полевого транзистора очень близко соответствует работе базы биполярного транзистора. Элементы «исток» и «сток» полевого транзистора соответствуют эмиттеру и коллектору биполярного транзистора.

Сравнение символов полевого транзистора и биполярного транзистора.

Конструкция JFET показана на рисунке ниже. Сплошная планка, изготовленная из материала N-типа или P-типа, образует основной корпус устройства. С каждой стороны этого стержня рассеиваются два слоя материала, противоположного типу материала стержня, которые образуют «ворота». Часть стержня между отложениями материала затвора имеет меньшее поперечное сечение, чем остальная часть стержня, и образует «канал», соединяющий исток и сток.На рисунке ниже показан стержень из материала N-типа и затвор из материала P-типа. Поскольку материал в канале имеет N-тип, устройство называется N-канальным JFET.

Структура JFET.

В P-канальном JFET канал изготовлен из материала P-типа, а затвор — из материала N-типа. На рисунке ниже схематические символы для двух типов JFET сравниваются с символами биполярных транзисторов NPN и PNP. Как и типы биполярных транзисторов, два типа полевых транзисторов JFET отличаются только конфигурацией требуемых напряжений смещения и направлением стрелки внутри символа.Как и в символах транзисторов, стрелка в символе JFET всегда указывает на материал N-типа. Таким образом, символ N-канального JFET показывает стрелку, указывающую на канал стока / истока, тогда как символ P-канала показывает стрелку, указывающую от канала стока / истока к затвору.

Символы и напряжения смещения для биполярных транзисторов и JFET.

Ключом к работе полевого транзистора является эффективная площадь поперечного сечения канала, которой можно управлять, изменяя напряжение, подаваемое на затвор.Это показано на следующих рисунках.

На рисунке ниже показано, как JFET работает в состоянии смещения нулевого затвора. На полевой транзистор подается пять вольт, так что электронный ток течет через стержень от истока к стоку, как показано стрелкой. Вывод ворот заземлен. Это условие смещения нулевого затвора. В этом состоянии типичная полоса представляет собой сопротивление около 500 Ом. Миллиамперметр, соединенный последовательно с выводом стока и питанием постоянного тока, показывает величину протекающего тока.При питании стока ( В, _DD) на 5 В миллиамперметр дает значение тока стока ( I _D) в 10 миллиампер. Буквы индекса напряжения и тока ( V _DD, I _D), используемые для полевого транзистора, соответствуют элементам полевого транзистора так же, как и элементам транзисторов.

Работа полевого транзистора с нулевым смещением затвора.

На рисунке ниже небольшое напряжение обратного смещения приложено к затвору полевого транзистора.Напряжение затвор-исток ( В, _GG) отрицательное 1 В, приложенное к материалу затвора P-типа, вызывает обратное смещение соединения между материалом P- и N-типа. Так же, как это произошло в варакторном диоде, состояние обратного смещения вызывает образование «обедненной области» вокруг PN перехода полевого транзистора. Поскольку эта область имеет уменьшенное количество носителей тока, эффект обратного смещения заключается в уменьшении эффективной площади поперечного сечения «канала». Это уменьшение площади увеличивает сопротивление устройства исток-сток и снижает ток.

JFET с обратным смещением.

Приложение достаточно большого отрицательного напряжения к затвору приведет к тому, что область обеднения станет настолько большой, что прохождение тока через стержень полностью прекратится. Напряжение, необходимое для уменьшения тока стока ( I _D) до нуля, называется напряжением отсечки и сопоставимо с напряжением отсечки в вакуумной лампе. На рисунке выше приложен отрицательный 1 вольт, хотя он недостаточно велик, чтобы полностью прекратить проводимость, он вызвал заметное уменьшение тока стока (с 10 миллиампер в условиях смещения нулевого затвора до 5 миллиампер).Расчет показывает, что смещение затвора в 1 В также увеличило сопротивление полевого транзистора (с 500 Ом до 1 кОм). Другими словами, изменение напряжения затвора на 1 вольт удвоило сопротивление устройства и вдвое сократило ток.

Эти измерения, однако, показывают только то, что JFET работает аналогично биполярному транзистору, хотя они сконструированы по-разному. Как указывалось ранее, главное преимущество полевого транзистора состоит в том, что его входное сопротивление значительно выше, чем у биполярного транзистора.Более высокий входной импеданс полевого транзистора в условиях обратного смещения затвора можно увидеть, подключив микроамперметр последовательно с напряжением затвор-исток ( В, _GG), как показано на рисунке ниже.

Входное сопротивление полевого транзистора.

При напряжении 1 вольт В _GG микроамперметр показывает 0,5 микроампер. Применение закона Ома (1 В / 0,5 мкА) показывает, что такая очень небольшая величина протекающего тока приводит к очень высокому входному импедансу (около 2 мегаом).Напротив, для биполярного транзистора в аналогичных обстоятельствах потребуется более высокий ток (например, от 0,1 до 1 мА), что приведет к гораздо более низкому входному сопротивлению (около 1000 Ом или меньше). Более высокое входное сопротивление полевого транзистора возможно из-за того, что напряжение затвора обратного смещения влияет на площадь поперечного сечения канала.

В предыдущем примере работы JFET используется N-канальный JFET. Однако P-канальный JFET работает по идентичным принципам. Различия между этими двумя типами показаны на рисунке ниже.

символов JFET и напряжения смещения.

Поскольку материалы, используемые для изготовления стержня и затвора, поменяны местами, потенциалы напряжения источника также должны быть перевернуты. Поэтому для P-канального JFET требуется положительное напряжение затвора, которое должно быть смещено в обратном направлении, и ток электронов течет через него от стока к истоку.

На рисунке ниже показана базовая схема усилителя с общим истоком, содержащая N-канальный полевой транзистор. Характеристики этой схемы включают высокий входной импеданс и высокий коэффициент усиления по напряжению.Функции компонентов схемы на этом рисунке очень похожи на функции в схеме усилителя с общим катодом на триодной вакуумной лампе. C1 и C3 — входные и выходные конденсаторы связи. R1 является резистором возврата затвора и работает так же, как резистор возврата сетки в цепи вакуумной лампы. Он предотвращает нежелательное накопление заряда на затворе, обеспечивая путь разряда для C1. R2 и C2 обеспечивают самосмещение источника для JFET, которое работает как катодное самосмещение. R3 — резистор нагрузки стока, который действует как резистор нагрузки пластины или коллектора.

Усилитель с общим источником на полевом транзисторе.

Фазовый сдвиг на 180 градусов между входными и выходными сигналами такой же, как у схем на электронных лампах с общим катодом (и схем на транзисторах с общим эмиттером). Причину фазового сдвига легко увидеть, наблюдая за работой N-канального JFET. При положительном изменении входного сигнала величина обратного смещения материала затвора P-типа уменьшается, тем самым увеличивая эффективную площадь поперечного сечения канала и уменьшая сопротивление исток-сток.Когда сопротивление уменьшается, ток через JFET увеличивается. Это увеличение вызывает увеличение падения напряжения на R3, что, в свою очередь, вызывает уменьшение напряжения стока. При отрицательном изменении цикла величина обратного смещения на затворе JFET увеличивается, и действие схемы меняется на противоположное. Результатом является выходной сигнал, который представляет собой усиленную на 180 градусов версию входного сигнала, сдвинутую по фазе.

(PDF) Потенциал полевых транзисторов из углеродных нанотрубок для аналоговых схем

7 Ссылки

[1] Доступно на http: // www.itrs.net/Links/2010ITRS/2010Update/

ToPost / 2010Ta

[2] Фрэнк Д., Деннард Р., Новак Э., Соломон П., Таур Ю., Вонг Х.-С .:

‘ Пределы масштабирования устройства Si MOSFET и их применение зависят от

единиц. Proc. IEEE 89, 2001, стр. 259–288

[3] Дюркоп Т., Гетти С.А., Кобас Э., Фюрер М.С.: «Исключительная подвижность в полупроводниковых углеродных нанотрубках», Nano Lett., 2004, 4, стр.

35–39

[4] Чжоу X., Пак JY, Хуанг С., Лю Дж., Макьюэн П.Л .: «Зонная структура,

фононного рассеяния и предел производительности однослойных углеродных транзисторов на нанотрубках

», Phys. Rev. Lett., 2005, 95, стр. 146805–

1–146805–3

[5] Джави А., Го Дж., Ван К., Лундстром М., Дай Х .: «Баллистический углерод

. полевые транзисторы с нанотрубками », Nature, 2003, 424, стр. 654–657

[6] Джави А., Го Дж., Фармер Д.,

ET AL:« Самовыравнивающиеся баллистические молекулярные транзисторы

. и электрически параллельные массивы нанотрубок », Nano Lett.,

2004, 4, стр. 1319–1322

[7] Бахтольд А., Хэдли П., Наканиши Т., Деккер Ч .: «Логические схемы с

транзисторами из углеродных нанотрубок

», Science, 2011, 294, pp. 1317–1320

[8] Дерик В., Мартель Р., Аппенцеллер Дж., Авурис П .: «Углеродные нанотрубки

, меж- и внутримолекулярные логические вентили

», Nano Lett., 2001, 1, стр.

453–456

[9] Лю X., Ли К., Хан Дж., Чжоу Ц .: «Углеродные нанотрубки, инвертирующие эффект поля,

терра», Appl. Phys.Lett., 2001, 79, pp. 3329–3331

[10] Javey A., Wang Q., Ural A., Li Y., Dai H .: ‘Транзисторные углеродные нанотрубки —

массивы торов для многоступенчатой комплементарной логики. и кольцевые генераторы »,

Nano Lett., 2002, 2, стр. 929–932

[11] Chen Z., Appenzeller J., Lin Y.,

ET AL .:« Интегральная логическая схема

собран на одной углеродной нанотрубке », Science, 2006, 311, стр.

1735

[12] Cao Q., Kim HS, Pimparkar N.,

ET AL.: «Среднемасштабные углеродные тонкопленочные интегральные схемы из

нанотрубок на гибких пластиковых подложках»,

Nature, 2008, 454, стр. 495–500

[13] Дэн Дж., Вонг Х.-СП: » Компактная SPICE-модель для полевых транзисторов с углеродными нанотрубками

, включая неидеальности и их применение

катион — часть II: полная модель устройства и характеристики схемы

эталонный тест », IEEE Trans. Электронные устройства, 2007, 54, (12),

стр. 3195–3205

[14] Ван К., Бадмаев А., Джояйе А.,

ET AL .: «Радиочастота и производительность lin-

транзисторов с использованием высокочистых полупроводников

углеродных нанотрубок», ACS Nano, 2011, 5, стр. 4169–4176

[15] Рутерглен К., Берк П.: «Радио из углеродных нанотрубок», Nano Lett., 2007,

7, стр. 3296–3299

[16] Песецкий А.А., Баумгарднер Дж. Э., Кришнасвами С. В.,

ET AL .: ‘Генератор на углеродных нанотрубках A 500

МГц’, Прил. Phys. Lett., 2008,

93–12, pp. 123506–123506-2

[17] Розенблатт С., Лин Х., Сазонова В., Тивари С., Макьюен П.Л .: «Смешивание

на частоте 50 ГГц с использованием одного -стенный транзистор из углеродных нанотрубок », Прил.

Phys. Lett., 2005, 87, pp. 153111-1–153111-3

[18] Paydavosi N., Alam AU, Ahmed S., Holland KD, Rebstock JP,

Vaidyanathan M .: «Возможности радиочастотного массива транзисторы на основе углеродных нанотрубок

— часть I: внутренние результаты », IEEE Trans.

Электронные устройства, 2011, 58, (7), стр. 1928–1940

[19] Пайдавози Н., Ребсток Дж. П., Холланд К. Д., Ахмед С., Алам AU,

Вайдьянатан М .: «Потенциал радиочастотных характеристик. транзисторов на основе углеродных нанотрубок

— часть II: внешние результаты », IEEE Trans.

Электронные устройства, 2011, 58, (7), стр. 1941–1951

[20] Модели КМОП 32 нм. Доступно на http://www.ptm.asu.edu/

modelcard / HP / 32nm_HP.pm

[21] Дэн Дж., Вонг Х.-S.P .: «Компактная SPICE-модель для углеродных нано-

ламповых полевых транзисторов, включая неидеальности и ее применение —

часть I: модель внутренней области канала», IEEE Trans. Electron

Devices, 2007, 54, (12), стр. 3186–3194

[22] Deng J., Wong H.-SP: «Моделирование и анализ тростатической емкости плоского затвора

1- D FET с множеством цилиндрических проводников

каналов », IEEE Trans. Электронные устройства, 2007, 54, (9), стр.

2377–2385

[23] Коджабас К., Канг С.Дж., Озель Т., Шим М., Роджерс Дж.А.: «Улучшенный

синтез выровненных массивов однослойных углеродных нанотрубок и

их реализация в тонкой пленке. транзисторы типа

, J. Phys. Chem.

Cm, 2007, 111, (48), стр. 17879–17886

[24] Гупта М.С.: «Усиление мощности в усилителях обратной связи, пересмотренный классический вариант

», IEEE Trans. Микроу. Theory Tech., 1992, 40, (5),

pp. 864–879

J Eng 2013

doi: 10.1049 / joe.2013.0067

Это статья в открытом доступе, опубликованная IET под лицензией Creative Commons

с указанием авторства (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/)

Transistor — New World Энциклопедия

Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, которое использует небольшое количество напряжения или электрического тока для управления большим изменением напряжения или тока. Благодаря быстрому отклику и точности он может использоваться в самых разных приложениях, включая усиление, переключение, стабилизацию напряжения, модуляцию сигнала и в качестве генератора.Транзистор является фундаментальным строительным блоком как цифровых, так и аналоговых схем — схемы, которая управляет работой компьютеров, сотовых телефонов и всей другой современной электроники. Транзисторы могут быть упакованы индивидуально или как часть интегральной схемы, которая может содержать тысячи транзисторов на очень небольшой площади.

Введение

Современные транзисторы делятся на две основные категории: транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET).Приложение тока в транзисторах BJT и напряжения в полевых транзисторах между входными и общими клеммами увеличивает проводимость между общей и выходной клеммами, тем самым контролируя протекание тока между ними.

Термин «транзистор» первоначально относился к типу точечного контакта, но он имел очень ограниченное коммерческое применение, будучи замененным гораздо более практичным типом биполярного перехода в начале 1950-х годов. По иронии судьбы и сам термин «транзистор», и наиболее широко используемое для него сегодня схематическое обозначение — это именно те, которые конкретно относятся к этим давно устаревшим устройствам; ^[1] попытки представить более точные версии ни к чему не привели.

В аналоговых схемах транзисторы используются в усилителях (усилители постоянного тока, усилители звука, усилители радиочастоты) и источниках питания с линейной регулировкой. Транзисторы также используются в цифровых схемах, где они функционируют как электронные переключатели, но редко как дискретные устройства, почти всегда включаемые в монолитные интегральные схемы. Цифровые схемы включают логические элементы, оперативную память (RAM), микропроцессоры и процессоры цифровых сигналов (DSP).

История

Первые три патента на принцип полевого транзистора были зарегистрированы в Германии в 1928 году физиком Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом, но Лилиенфельд не опубликовал исследовательских статей о своих устройствах, и они были проигнорированы промышленностью.В 1934 году немецкий физик доктор Оскар Хайль запатентовал еще один полевой транзистор. Нет прямых доказательств того, что эти устройства были построены, но более поздние работы в 1990-х годах показывают, что одна из разработок Лилиенфельда работала, как описано, и дала значительную выгоду. Юридические документы из патента Bell Labs показывают, что Шокли и Пирсон построили операционные версии на основе патентов Лилиенфельда, но они никогда не ссылались на эту работу ни в одной из своих более поздних исследовательских работ или исторических статей. ^[2]

16 декабря 1947 года Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн построили первый практический точечный транзистор в Bell Labs.Эта работа была результатом их усилий во время войны по производству сверхчистых германиевых «кристаллических» смесительных диодов, используемых в радиолокационных устройствах в качестве элемента частотного смесителя в микроволновых радиолокационных приемниках. Ранняя ламповая технология не использовалась достаточно быстро для этой роли, что вынудило команду Bell использовать вместо нее твердотельные диоды. Обладая этими знаниями, они обратились к проектированию триода, но обнаружили, что это совсем не просто. В конце концов Бардин разработал новую ветвь физики поверхности, чтобы объяснить «странное» поведение, которое они наблюдали, и Бардин и Браттейн в конце концов сумели построить работающее устройство.

Bell Telephone Laboratories потребовалось общее название для нового изобретения: «Полупроводниковый триод», «Твердый триод», «Триод с поверхностными состояниями», «Кристаллический триод» и «Иотатрон» все рассматривались, но «транзистор» придумал Джон Р. Пирс выиграл внутреннее голосование. Обоснование названия описано в следующей выдержке из Технического меморандума компании, призывающей к голосованию:

Транзистор. Это сокращенная комбинация слов «крутизна» или «передача» и «варистор».«Устройство логически относится к семейству варисторов и имеет крутизну или передаточный импеданс устройства с усилением, так что эта комбинация является описательной.
Bell Telephone Laboratories — Технический меморандум (28 мая 1948 г.)

Пирс вспомнил название несколько иначе:

Я дал название, думая о том, что делает устройство. И в то время это должен был быть двойник вакуумной лампы. У вакуумной лампы была крутизна, поэтому транзистор должен был иметь транссопротивление.И название должно совпадать с названиями других устройств, таких как варистор и термистор. И… я предложил название «транзистор».
Джон Р. Пирс дал интервью для шоу PBS «Transistorized!»

Bell немедленно запустила ограниченное производство точечных транзисторов в Western Electric в Аллентауне, штат Пенсильвания. Были продемонстрированы прототипы полностью транзисторных AM-радиоприемников, но на самом деле это были лишь лабораторные диковинки. Однако в 1950 году Шокли разработал принципиально другой тип твердотельного усилителя, который стал известен как транзистор с биполярным переходом.«Хотя он работает по принципу, совершенно отличному от принципа точечного« транзистора », это устройство, которое сегодня чаще всего называют« транзистором ». Оно также было лицензировано для ряда других электронных компаний, включая Texas Instruments. , который произвел ограниченную серию транзисторных радиоприемников в качестве инструмента продаж. Ранние транзисторы были химически «нестабильными» и подходили только для маломощных низкочастотных приложений, но по мере развития конструкции транзисторов эти проблемы постепенно преодолевались.

Первым коммерческим транзисторным радиоприемником в мире, который часто ошибочно приписывают Sony, был Regency TR-1, созданный Regency Division I.D.E.A. (Industrial Development Engineering Associates) из Индианаполиса, штат Индиана, о котором было объявлено 18 октября 1954 года. Он был выставлен на продажу в ноябре 1954 года по цене 49,95 доллара (что эквивалентно 361 доллару в долларах 2005 года) и продано около 150 000 единиц. Он использовал четыре NPN-транзистора и питался от батареи на 22,5 В.

Акио Морита, соучредитель японской фирмы Tokyo Tsushin Kogyo, находился с визитом в США, когда Bell Labs объявила о наличии производственных лицензий, включая подробные инструкции по производству переходных транзисторов.Morita получил специальное разрешение от Министерства финансов Японии на оплату лицензионного сбора в размере 50 000 долларов, а в 1955 году компания представила собственное «карманное» радио под торговой маркой Sony. (Термин «карман» был предметом некоторой интерпретации, поскольку Sony, как известно, делала специальные рубашки с большими карманами для своих продавцов). Вскоре за этим продуктом последовали более амбициозные разработки, но, как правило, он считается началом роста Sony в производственную сверхдержаву.

В течение следующих двух десятилетий транзисторы постепенно заменили более ранние электронные лампы в большинстве приложений, а позже сделали возможным появление многих новых устройств, таких как интегральные схемы и персональные компьютеры.

Шокли, Бардин и Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». Бардин впоследствии получил вторую Нобелевскую премию по физике, один из двух человек, получивших более одного в той же дисциплине, за свою работу по исследованию сверхпроводимости.

В августе 1948 года немецкие физики Герберт Ф. Матаре (1912–) и Генрих Велкер (около 1912–1981), работавшие в Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse в Париже, Франция, подали заявку на патент на усилитель на основе неосновной несущей. процесс впрыска, который они назвали «транзистроном». Поскольку Bell Labs не объявляла о транзисторе публично до июня 1948 года, транзистрон считался разработанным независимо. Матаре впервые наблюдал эффекты крутизны при производстве германиевых дуодиодов для немецкого радиолокационного оборудования во время Второй мировой войны.Транзистроны коммерчески производились для французской телефонной компании и вооруженных сил, а в 1953 году твердотельный радиоприемник с четырьмя транзистронами был продемонстрирован на Дюссельдорфской радиоярмарке.

Типы

Транзисторы

подразделяются на:

Материал полупроводника: германий, кремний, арсенид галлия, карбид кремния
Структура: BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, «другие типы»
Полярность: NPN, PNP, N-канал, P-канал
Максимальная мощность: низкая, средняя, высокая
Максимальная рабочая частота: низкая, средняя, высокая, радиочастота (RF), микроволновая печь (максимальная эффективная частота транзистора обозначается термином fT {\ displaystyle f _ {\ mathrm {T}}}, сокращенным от слова «частота перехода.»Частота перехода — это частота, при которой транзистор дает единичное усиление).
Применение: переключатель, общего назначения, аудио, высокое напряжение, супер-бета, согласованная пара
Физическая упаковка: металл сквозного отверстия, пластик сквозного отверстия, поверхностный монтаж, решетка шариков

Таким образом, конкретный транзистор может быть описан как: кремний , поверхностный монтаж, BJT, NPN, маломощный, высокочастотный переключатель.

Переходный биполярный транзистор

Транзистор с биполярным соединением (BJT) был первым типом транзистора, который производился серийно.Биполярные транзисторы названы так потому, что они проводят с использованием как мажоритарных, так и неосновных носителей. Три терминала BJT называются эмиттер, база и коллектор. Два p-n перехода существуют внутри BJT: переход база / эмиттер , и переход база / коллектор . BJT обычно описывается как устройство, работающее от тока, потому что ток коллектора / эмиттера регулируется током, протекающим между выводами базы и эмиттера.В отличие от полевого транзистора, BJT представляет собой устройство с низким входным сопротивлением. Из-за этой экспоненциальной зависимости BJT имеет более высокую крутизну, чем FET.

Биполярные транзисторы можно сделать проводящими светом, поскольку поглощение фотонов в основной области генерирует фототок, который действует как базовый ток; ток коллектора примерно в бета раз больше фототока. Устройства, предназначенные для этой цели, имеют в корпусе прозрачное окошко и называются фототранзисторами.

Транзистор полевой

Полевой транзистор (FET), иногда называемый униполярным транзистором , использует для проводимости электроны (N-канальный FET) или дырки (P-канальный FET).Четыре вывода полевого транзистора имеют названия исток, затвор, сток, и корпус (подложка). На большинстве полевых транзисторов корпус соединен с источником внутри корпуса, и это предполагается в следующем описании.

Напряжение, приложенное между затвором и истоком (корпусом), управляет током, протекающим между стоком и истоком. По мере увеличения напряжения затвор / исток (Vgs) ток стока / истока (Ids) увеличивается параболически.В полевых транзисторах ток стока / истока протекает через проводящий канал около затвора . Этот канал соединяет область стока с областью истока . Проводимость канала изменяется электрическим полем, создаваемым напряжением, приложенным между выводами затвор / исток. Таким образом регулируется ток, протекающий между стоком и истоком.

Полевые транзисторы
делятся на два семейства: полевые транзисторы с переходом (JFET) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET).IGFET более известен как металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET) из-за их первоначальной конструкции как слой металла (затвор), слой оксида (изоляция) и слой полупроводника. В отличие от IGFET, затвор JFET образует PN-диод с каналом, который находится между истоком и стоком. Функционально это делает N-канальный полевой транзистор JFET твердотельным эквивалентом триода для электронных ламп, который аналогично образует диод между своей сеткой и катодом. Кроме того, оба устройства работают в режиме истощения , , оба имеют высокий входной импеданс, и оба они проводят ток под контролем входного напряжения.
MESFET — это полевые транзисторы JFET, в которых обратносмещенный PN-переход заменен переходом Шоттки полупроводник-металл. Они, а также HEMFET (полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов), в которых для переноса заряда используется двумерный электронный газ с очень высокой подвижностью носителей, особенно подходят для использования на очень высоких частотах (микроволновые частоты; несколько ГГц).
В отличие от биполярных транзисторов, полевые транзисторы не усиливают фототок. Тем не менее, есть способы использовать их, особенно JFET, в качестве светочувствительных устройств, используя фототоки в переходах канал-затвор или канал-тело.
Полевые транзисторы
дополнительно делятся на типы с режимом истощения, и , с режимом улучшения, , в зависимости от того, включен или выключен канал с нулевым напряжением затвор-исток. Для режима улучшения канал отключен при нулевом смещении, и потенциал затвора может «улучшить» проводимость. В режиме истощения канал включен при нулевом смещении, и потенциал затвора (противоположной полярности) может «истощить» канал, уменьшая проводимость. Для любого режима более положительное напряжение затвора соответствует более высокому току для N-канальных устройств и более низкому току для P-канальных устройств.Почти все полевые транзисторы JFET работают в режиме истощения, поскольку диодные переходы имели бы прямое смещение и проводимость, если бы они были устройствами в режиме улучшения; большинство IGFET являются типами расширенного режима.
Другие типы транзисторов
Биполярный транзистор с гетеропереходом (HBT) — это усовершенствованный биполярный транзистор (BJT), который может обрабатывать сигналы очень высоких частот до нескольких сотен ГГц. Это распространено в современных сверхбыстрых цепях, в основном в радиочастотных (RF) системах.
Однопереходные транзисторы могут использоваться как простые генераторы импульсов.Они состоят из основного корпуса полупроводника P-типа или N-типа с омическими контактами на каждом конце (клеммы Base1 и Base2 ). Переход с противоположным типом полупроводников формируется в точке по длине корпуса для третьего вывода (эмиттер).
полевые транзисторы с двумя затворами имеют один канал с двумя затворами в каскоде; конфигурация, оптимизированная для высокочастотных усилителей, смесителей и генераторов.
Матрицы транзисторов
используются для приложений общего назначения, генерации функций и низкоуровневых малошумящих усилителей.Они включают в себя два или более транзисторов на общей подложке для обеспечения точного согласования параметров и теплового отслеживания, характеристик, которые особенно важны для усилителей с длинными хвостовиками.
Транзисторы Дарлингтона
содержат биполярный транзистор средней мощности, подключенный к силовому биполярному транзистору. Это обеспечивает высокий коэффициент усиления по току, равный произведению коэффициентов усиления по току двух транзисторов. Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования.
Биполярный транзистор
с изолированным затвором (IGBT-транзистор) использует IGFET средней мощности, аналогично подключенный к силовому BJT, чтобы обеспечить высокий входной импеданс.Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования. БТИЗ особенно подходят для тяжелых промышленных приложений.
Одноэлектронные транзисторы (SET) состоят из островка затвора между двумя туннельными переходами. Туннельный ток регулируется напряжением, подаваемым на затвор через конденсатор. [1] [2]
Наножидкостный транзистор Управляйте движением ионов через субмикроскопические каналы, заполненные водой. Нанофлюидный транзистор — основа будущих химических процессоров.
В триггерных транзисторах
(прототип от Intel, также известные как трехмерные транзисторы) используется один затвор, который уложен поверх двух вертикальных затворов, что позволяет электронам перемещаться по поверхности в три раза больше.
Лавинные транзисторы способны переключать очень высокие токи с временем нарастания и спада менее наносекунд (время перехода).
Баллистический транзистор, Электроны проносятся сквозь лабиринт.
Спиновые транзисторы являются магниточувствительными устройствами.
Тонкопленочные транзисторы используются в ЖК-дисплеях.
Транзисторы с плавающим затвором используются для энергонезависимой памяти.
Фототранзисторы реагируют на свет
Полевой транзистор Inverted-T, часть устройства проходит вертикально из горизонтальной плоскости в виде перевернутой T-образной формы, отсюда и название.
Ионно-чувствительные полевые транзисторы для измерения концентрации ионов в растворе.
FinFET Область истока / стока образует ребра на поверхности кремния.
Эпитаксальный диодный полевой транзистор с быстрым реверсом FREDFET
Полевой транзистор EOSFET электролит-оксид-полупроводник (нейрочип)
Полупроводниковые материалы
Первые БЮТ были сделаны из германия (Ge), и некоторые мощные типы до сих пор таковыми. Типы кремния (Si) в настоящее время преобладают, но в некоторых усовершенствованных микроволновых и высокопроизводительных версиях теперь используются составной полупроводниковый материал , арсенид галлия (GaAs) и полупроводниковый сплав , кремний-германий (SiGe) .Одноэлементные полупроводниковые материалы (Ge или Si) описываются как «элементные».
Упаковка
Транзисторы со сквозным отверстием (сантиметровая рулетка) Транзисторы
выпускаются в разных корпусах (микросхемах). Две основные категории — это для сквозного монтажа (или выводов ) и для поверхностного монтажа, , также известное как устройство для поверхностного монтажа (технология поверхностного монтажа, SMD). «Ball grid array» (BGA) — это новейший корпус для поверхностного монтажа (в настоящее время только для больших транзисторных массивов).Он имеет припойные «шарики» на нижней стороне вместо выводов. Поскольку они меньше по размеру и имеют более короткие межсоединения, SMD имеют лучшие высокочастотные характеристики, но более низкую номинальную мощность.
Корпуса транзисторов изготавливаются из стекла, металла, керамики или пластика. Пакет часто диктует номинальную мощность и частотные характеристики. Силовые транзисторы имеют большие корпуса, которые можно прикрепить к радиаторам для улучшения охлаждения. Кроме того, у большинства силовых транзисторов коллектор или сток физически соединены с металлической банкой / металлической пластиной.С другой стороны, некоторые «микроволновые» транзисторы для поверхностного монтажа размером с песчинки.
Часто транзисторы данного типа доступны в разных корпусах. Пакеты транзисторов в основном стандартизированы, но назначение функций транзистора клеммам нет: разные типы транзисторов могут назначать разные функции клеммам корпуса. Назначение выводов может меняться даже для одного и того же типа транзистора (обычно обозначается буквой суффикса к номеру детали, например, BC212L и BC212K).
Использование
На заре разработки схем транзисторов биполярный переходной транзистор (или BJT) был наиболее часто используемым транзистором. Даже после того, как полевые МОП-транзисторы стали доступны, BJT оставался предпочтительным транзистором для цифровых и аналоговых схем из-за простоты их изготовления и скорости. Тем не менее, полевой МОП-транзистор имеет несколько желаемых свойств для цифровых схем, и крупные достижения в области цифровых схем подтолкнули конструкцию МОП-транзистора к современному уровню техники. MOSFET теперь широко используются как для аналоговых, так и для цифровых функций.
Переключатели
Транзисторы
обычно используются в качестве электронных переключателей как для приложений большой мощности, включая импульсные источники питания, так и для приложений с низким энергопотреблением, таких как логические вентили.
Усилители
От мобильных телефонов до телевизоров — огромное количество товаров включает усилители для воспроизведения звука, радиопередачи и обработки сигналов. Первые дискретные транзисторные усилители звука едва выдавали несколько сотен милливатт, но мощность и точность воспроизведения звука постепенно увеличивались по мере появления лучших транзисторов и развития архитектуры усилителя.
Транзисторы обычно используются в усилителях современных музыкальных инструментов, где схемы мощностью до нескольких сотен ватт являются обычными и относительно дешевыми. Транзисторы в значительной степени заменили клапаны в инструментальных усилителях. Некоторые производители усилителей для музыкальных инструментов смешивают в одной цепи транзисторы и электронные лампы, чтобы использовать преимущества обоих устройств.
Компьютеры
Электронные компьютеры «первого поколения» использовали вакуумные лампы, которые выделяли большое количество тепла, были громоздкими и ненадежными.Разработка транзистора была ключом к миниатюризации и надежности компьютера. Компьютеры «второго поколения», существовавшие в конце 1950-х и 1960-х годах, имели платы, заполненные отдельными транзисторами и сердечниками магнитной памяти. Впоследствии транзисторы, другие компоненты и их необходимая проводка были объединены в единый массовый компонент: интегральную схему. Транзисторы, встроенные в интегральные схемы, заменили большинство дискретных транзисторов в современных цифровых компьютерах.
Важность
Многие считают транзистор одним из величайших изобретений в современной истории, занимающим важное место в печатном станке, автомобиле и телефоне. Это ключевой активный компонент практически во всей современной электронике. Его важность в современном обществе основывается на его способности массового производства с использованием высокоавтоматизированного процесса (изготовления), который позволяет достичь исчезающе низких затрат на транзистор.
Хотя миллионы отдельных (известных как дискретных ) транзисторов все еще используются, подавляющее большинство транзисторов изготавливается в интегральных схемах (часто сокращенно IC и также называемых микрочипами или просто микросхемами ) вместе с диодами. , резисторы, конденсаторы и другие электронные компоненты для изготовления законченных электронных схем.Логический вентиль состоит примерно из двадцати транзисторов, тогда как усовершенствованный микропроцессор, по состоянию на 2006 год, может использовать до 1,7 миллиарда транзисторов (MOSFET) [3].
Низкая стоимость, гибкость и надежность транзистора сделали его универсальным устройством для немеханических задач, таких как цифровые вычисления. Транзисторные схемы также заменили электромеханические устройства для управления приборами и механизмами. Часто дешевле и эффективнее использовать стандартный микроконтроллер и написать компьютерную программу для выполнения функции управления, чем разработать эквивалентную функцию механического управления.
Из-за низкой стоимости транзисторов и, следовательно, цифровых компьютеров, существует тенденция к оцифровке информации. Поскольку цифровые компьютеры предлагают возможность быстро находить, сортировать и обрабатывать цифровую информацию, все больше и больше усилий прилагается к тому, чтобы сделать информацию цифровой. В результате сегодня большая часть мультимедийных данных доставляется в цифровой форме, а затем конвертируется и представляется в аналоговой форме компьютерами. Сферы, на которые повлияла цифровая революция, включают телевидение, радио и газеты.
Преимущества транзисторов перед электронными лампами
До появления транзисторов электронные лампы (или в Великобритании термоэлектронных клапанов или просто клапанов ) были основными активными компонентами в электронном оборудовании. Ключевые преимущества, которые позволили транзисторам заменить своих предшественников на электронных лампах в большинстве приложений:
Меньший размер (несмотря на продолжающуюся миниатюризацию электронных ламп)
Высокоавтоматизированное производство
Более низкая стоимость (при серийном производстве)
Более низкие возможные рабочие напряжения (но вакуумные лампы могут работать и при более высоких напряжениях)
Нет периода прогрева (большинству электронных ламп для правильной работы требуется от 10 до 60 секунд)
Меньшее рассеивание мощности (отсутствие мощности нагревателя, очень низкое напряжение насыщения)
Более высокая надежность и большая физическая прочность (хотя вакуумные лампы более прочны в электрическом отношении.Также вакуумная трубка намного более устойчива к ядерным электромагнитным импульсам (NEMP) и электростатическому разряду (ESD))
Намного более длительный срок службы (катоды вакуумных ламп в конечном итоге израсходуются, и вакуум может загрязняться)
Доступны дополнительные устройства (допускающие схемы с комплементарной симметрией : вакуумные лампы с полярностью, эквивалентной PNP BJT или полевым транзисторам P-типа, недоступны)
Способность управлять большими токами (доступны силовые транзисторы для управления сотнями ампер, электронные лампы для управления даже одним ампером большие и дорогостоящие)
Гораздо менее микрофонный (вибрация может модулировать характеристики вакуумной лампы, хотя это может способствовать звучанию гитарных усилителей)
« Природа ненавидит вакуумную лампу » Майрон Гласс (см. John R.Пирс), Bell Telephone Laboratories, около 1948 года.
Галерея
С 1960-х годов доступен широкий спектр транзисторов, и производители постоянно вводят улучшенные типы. Ниже приведены несколько примеров из основных семейств. Если не указано иное, все типы изготавливаются из кремниевых полупроводников. Дополнительные пары показаны как канал NPN / PNP или N / P. Ссылки ведут к таблицам данных производителя, которые находятся в формате PDF. (В некоторых таблицах данных точность указанной категории транзисторов вызывает споры.)
2N3904 / 2N3906, BC182 / BC212 и BC546 / BC556: универсальные, BJT, универсальные, маломощные, дополнительные пары. У них есть пластиковые корпуса, и они стоят примерно десять центов США в небольших количествах, что делает их популярными среди любителей.
AF107: Германий, 0,5 Вт, 250 МГц, PNP BJT.
BFP183: Низкое энергопотребление, микроволновая печь, 8 ГГц, NPN BJT.
LM394: «пара суперматч» с двумя NPN BJT на одной подложке.
2N2219A / 2N2905A: BJT, общего назначения, средней мощности, дополнительная пара.В металлических корпусах они рассчитаны примерно на один ватт.
2N3055 / MJ2955: В течение многих лет уважаемый NPN 2N3055 был «стандартным» силовым транзистором. Его дополнение, PNP MJ2955, прибыло позже. Эти BJT 1 МГц, 15 А, 60 В, 115 Вт используются в усилителях мощности звука, источниках питания и системах управления.
2SC3281 / 2SA1302: Эти BJT, изготовленные Toshiba, имеют характеристики с низким уровнем искажений и используются в мощных усилителях звука. Они широко подделывались [4].
BU508: NPN, питание 1500 В, BJT. Разработанный для горизонтального отклонения телевизионных сигналов, его способность к высоковольтному напряжению также делает его пригодным для использования в системах зажигания.
MJ11012 / MJ11015: 30 А, 120 В, 200 Вт, дополнительная пара BJT Дарлингтона большой мощности. Используется в усилителях звука, управлении и переключении мощности.
2N5457 / 2N5460: JFET (режим истощения), общего назначения, малой мощности, комплементарная пара.
BSP296 / BSP171: IGFET (режим улучшения), средняя мощность, пара почти комплементарная.Используется для преобразования логического уровня и управления силовыми транзисторами в усилителях.
IRF3710 / IRF5210: IGFET (режим улучшения), 40 А, 100 В, 200 Вт, пара почти комплементарная. Для мощных усилителей и переключателей мощности, особенно в автомобилях.
См. Также
Электронные компоненты
Полупроводник
Ленточный зазор
Крутизна
Трансрезистент
Очень крупномасштабная интеграция
Количество транзисторов
Закон Мура
Список литературы
Книги
Амос, С.W. & M. R. Джеймс. Принципы транзисторных схем. Баттерворт-Хайнеманн, 1999. ISBN 0750644273
Карсон, Ральф С. Принципы прикладной электроники. Bew York: McGraw – Hill 1961.
Горовиц, Пол и Уинфилд Хилл. Искусство электроники. Cambridge University Press, 1989.
ISBN 0521370957
Риордан, Майкл и Ходдесон, Лилиан. Хрустальный огонь. W.W Norton & Company, Limited.1998. ISBN 0393318516 Изобретение транзистора и рождение информационного века
Уорнес, Лайонел. Аналоговая и цифровая электроника. Macmillan Press Ltd. 1998. ISBN 0333658205
Прочие
Роберт Г. Арнс (октябрь 1998 г.). Другой транзистор: ранняя история металлооксидного полупроводникового полевого транзистора. [5] Журнал технических наук и образования 7 (5): 233-240 ISSN 0963-7346
Armand Van Dormael.«Французский транзистор» Труды конференции IEEE 2004 г. по истории электроники, Блетчли-Парк, июнь 2004 г. [6].
Герберт Ф. Матаре, изобретатель транзистора, настал момент. 24 февраля 2003 г. Нью-Йорк Таймс . [7].
Майкл Риордан. Как Европа упустила транзистор.
IEEE Spectrum 42 (11) (ноябрь 2005 г.): 52–57 ISSN | 0018-9235
К. Д. Ренмор. 1980 «Кремниевые чипсы и ты». Полное руководство по полупроводниковым приборам, 2-е издание.Wiley-IEEE Press.
Внешние ссылки
Все ссылки получены 25 марта 2020 г.
Кредиты
Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и дополнили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа.Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:
История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :
Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Схемы и системы для обнаружения ДНК с помощью ионно-чувствительного полевого транзистора
Резюме: В этой диссертации, после обзора современных технологий секвенирования и генотипирования, основное внимание уделяется полупроводниковым системам с использованием pH. изменение для обнаружения ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) ионно-чувствительными транзисторами с эффектом поля (ISFET).Точность и пропускная способность, помимо стоимости, являются ключевыми проблемами в этих системах, которые отражаются на их соотношении сигнал / шум. и возможность обрабатывать огромные данные измерений на низких уровнях для базовых вызовов. Представлены модели поведения сигнала, подтвержденные обзором литературы. ISFET были исследованы на предмет их размеров и формы (однопластинчатый против сетки и квадрат против восьмиугольного). Более полная формула и методология проектирования (для подавления изменений процесса и дрейфа сигнала) были предоставлены для работы ISFET за счет включения эффекта связи.Результаты эксперимента на 8 штампах по 15 устройств в каждой показали зависимость паразитной развязки от периметра зоны зондирования. Для улучшения связи ISFET была предложена структура буферного экрана. Кроме того, на основе анализа дрейфа ISFET рекомендуется измерение тока смещающего электрода сравнения для мониторинга / прогнозирования направления дрейфа. Учитывая два основных применения секвенирования и генотипирования, были предложены новые конфигурации считывания для улучшения обработки сигналов на кристалле.Кусочно-линейная аппроксимация (PLA) и нечувствительный к температуре непрерывный ΔpH в цифровой преобразователь (TICTC), бороться с ISFET и температурной зависимостью. TICTC был разработан для разрешения 0,015pH, легко масштабируется и зависит только от относительного соотношения сторон его текущих зеркал. Его динамический диапазон не ограничен, несмотря на работу со слабой инверсией. Для очень крупномасштабных решеток секвенирования было предложено устранение синфазного шума с помощью обратного затвора. Это позволяет на кристалле подавлять фоновый шум в микросхемах секвенирования, снижая нагрузку обработки на низком уровне.Кроме того, было разработано считывание на основе псевдоинвертора, которое может позволить улучшить разрешение преобразования путем сравнения в текущем режиме и косвенной обратной связи с затвором ISFET.
[PDF] ТРАНЗИСТОРЫ ПОЛЕВОГО ЭФФЕКТА (FETS) — Скачать бесплатно PDF
1 8 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ (FETS) ОБЗОР ГЛАВЫ 81 JFET 82 Характеристики и параметры JFET 83 Смещение JFET 8 …
РАСИСТОРЫ F IELD -E FFECT T (FET S)
8 ОБЗОР ГЛАВЫ
8–1 8–2 8–3 8–4 8–5 8–6 8–7 8–8 8–9
ПРОСМОТР ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИЛОЖЕНИЯ
Характеристики и параметры JFET JFET Смещение JFET Омическая область Характеристики и параметры MOSFET Смещение MOSFET Устранение неисправностей IGBT Действия приложения
ЦЕЛИ ГЛАВЫ ◆
◆
Обсудите JFET и чем он отличается от BJT. применить характеристики и параметры JFET. Обсудить и проанализировать смещение JFET. Обсудить омическую область на характеристической кривой JFET. Объяснить работу MOSFET. Обсудить и применить параметры MOSFET. Описать и проанализировать схемы смещения MOSFET. Обсудить IGBT
◆
. ◆ ◆ ◆ ◆
КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
JFET Drain Source Gate Ограничительная проводимость
◆ ◆ ◆ ◆ ◆
Омическая область MOSFET Depletion Enhance мент IGBT
Прикладная деятельность включает электронные схемы управления для системы очистки сточных вод.В частности, вы сосредоточитесь на применении полевых транзисторов в чувствительных схемах для химических измерений. ПОСЕТИТЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ВЕБ-САЙТ
Учебные пособия и файлы Multisim для этой главы доступны по адресу http://www.pearsonhighered.com/electronics ВВЕДЕНИЕ
BJT (транзисторы с биполярным переходом) были рассмотрены в предыдущих главах. Теперь мы обсудим второй основной тип транзистора, FET (полевой транзистор). Полевые транзисторы являются униполярными устройствами, потому что, в отличие от BJT, которые используют как электронный, так и дырочный ток, они работают только с одним типом носителей заряда.Двумя основными типами полевых транзисторов являются полевой транзистор (JFET) и полевой транзистор из металлооксидного полупроводника (MOSFET). Термин «полевой эффект» относится к области истощения, образованной в канале полевого транзистора в результате приложения напряжения к одному из его выводов (затвору). Напомним, что BJT — это устройство, управляемое током; то есть базовый ток контролирует величину тока коллектора. Полевой транзистор отличается. Это устройство, управляемое напряжением, где напряжение между двумя выводами (затвор и исток) управляет током через устройство.Основным преимуществом полевых транзисторов является их очень высокое входное сопротивление. Из-за их нелинейных характеристик они, как правило, не так широко используются в усилителях, как BJT, за исключением случаев, когда требуются очень высокие входные сопротивления. Однако полевые транзисторы являются предпочтительным устройством в коммутационных приложениях низкого напряжения, потому что они, как правило, быстрее, чем BJT, при включении и выключении. БТИЗ обычно используется в высоковольтных коммутационных устройствах.
T HE JFET
8–1
◆
385
T HE JFET
JFET (переходный полевой транзистор) — это тип полевого транзистора, который работает с pn-переходом с обратным смещением для управления током в канал.В зависимости от своей структуры полевые транзисторы JFET делятся на две категории: n-канальный или p-канальный. После завершения этого раздела вы сможете ❏ ❏
❏ ❏
Обсудить JFET и его отличия от BJT Описать базовую структуру n-канальных и p-канальных JFET ◆ Назвать терминалы Объяснить канал ◆ Объяснить базовая операция JFET Идентификация условных обозначений JFET
Базовая структура На Рисунке 8–1 (a) показана базовая структура n-канального JFET (переходного полевого транзистора).К каждому концу n-канала подключены провода; сток находится на верхнем конце, а исток — на нижнем. Две области p-типа рассеиваются в материале n-типа, образуя канал, и обе области p-типа соединяются с выводом затвора. Для простоты вывод затвора показан подключенным только к одной из p-областей. P-канальный JFET показан на Рисунке 8–1 (b). Дренаж
Дренаж
䊴
РИСУНОК 8– 1
p
n
Gate
p канал
p
Gate
n канал
Представление базовой структуры двух типов JFET .
n
Источник
Источник (b) p канал
(a) n канал
Основные операции Чтобы проиллюстрировать работу JFET, на рис. 8–2 показаны напряжения смещения постоянного тока, приложенные к n-канальному устройству. VDD обеспечивает напряжение сток-исток и подает ток от 䊴
RD
F I G U R E 8– 2
A смещенный n-канальный полевой транзистор JFET. D n G
+ p
p
— VGG
— +
n S
VDD
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА В 1952 году Иану Россу и Джорджу Дейси удалось создать униполярное устройство со структурой, аналогичной сегодняшней JFET. .
386
◆
F IELD -E FFECT T RANSISTORS (FET S)
от стока к истоку. VGG устанавливает напряжение обратного смещения между затвором и истоком, как показано. JFET всегда работает с обратным смещением pn перехода затвор-исток. Обратное смещение перехода затвор-исток с отрицательным напряжением затвора создает область обеднения вдоль pn-перехода, которая простирается в n-канал и, таким образом, увеличивает его сопротивление за счет ограничения ширины канала. Шириной канала и, следовательно, сопротивлением канала можно управлять, изменяя напряжение затвора, тем самым управляя величиной тока стока, I D.Рисунок 8–3 иллюстрирует эту концепцию. Белые области представляют собой область истощения, созданную обратным смещением. Он шире в направлении стока канала, потому что напряжение обратного смещения между затвором и стоком больше, чем между затвором и истоком. Мы обсудим характеристические кривые JFET и некоторые параметры в разделах 8–2.
RD —
VGS
—
+
p
VGG
RD ID
—
+
VGS
—
000
VDD
+
VGG
—
+
p
+
—
VDD
+
(a) JFET со смещением
—
для проводимости
Большой VGG сужает канал (между белыми областями), что увеличивает сопротивление канала и уменьшает ID.RD —
VGS
—
+
p
VGG
— +
ID
+
p
+ VDD
—
канал между белые области), что снижает сопротивление канала и увеличивает ID.䊱
FIG UR E 8 — 3
Влияние VGS на ширину канала, сопротивление и ток стока (VGG ⴝ VGS).
Символы JFET Схематические символы для n-канальных и p-канальных JFET показаны на Рисунке 8–4.Обратите внимание, что стрелка на затворе указывает «внутрь» для канала n и «выход» для канала p.
ХАРАКТЕРИСТИКИ JFET C
Дренаж (D)
Дренаж (D)
䊴
И
ПАРАМЕТРЫ
F I G U R E 8–4
Схематические символы JFET. Gate (G)
Gate (G)
Источник (S) n канал
РАЗДЕЛ 8–1 ПРОВЕРКА Ответы можно найти на сайте www. pearsonhighered.com/floyd.
8–2
Источник (S) p канал
1.Назовите три терминала JFET. 2. Требуется ли для n-канального JFET положительное или отрицательное значение для VGS? 3. Как регулируется ток стока в полевом транзисторе JFET?
JFET C ХАРАКТЕРИСТИКИ
И
ПАРАМЕТРЫ
JFET работает как управляемое напряжением устройство постоянного тока. В этом разделе рассматриваются характеристики отсечки и отсечки, а также переходные характеристики полевого транзистора. После завершения этого раздела вы сможете: ❏ ❏
❏ ❏ ❏ ❏ ❏ ❏
❏
❏ ❏
Обсудить, определить и применить характеристики и параметры JFET. , и области пробоя кривой. Определите напряжение отсечки. Обсудите пробой. Объясните, как напряжение затвор-исток управляет током стока. Обсудите напряжение отсечки. Сравните отсечку и отсечку. Объясните универсальную передаточную характеристику полевого транзистора. характеристическое уравнение ◆ Интерпретация таблицы данных JFET. Обсудить прямую крутизну JFET. ◆ Определить крутизну. ◆ Вычислить прямую крутизну. Обсудить входное сопротивление и емкость. ноль (VGS = 0 В).Это происходит путем замыкания затвора на источник, как показано на Рисунке 8–5 (a), где оба заземлены. По мере увеличения VDD (и, следовательно, VDS) с 0 В, ID будет увеличиваться пропорционально, как показано на графике на Рисунке 8–5 (b) между точками A и B. В этой области сопротивление канала практически постоянно, поскольку истощение область недостаточно велика, чтобы иметь значительный эффект. Это называется омической областью, потому что VDS и ID связаны по закону Ома. (Омическая область обсуждается далее в разделе 8–4.) В точке B на рисунке 8–5 (b) кривая выравнивается и входит в активную область, где ID становится практически постоянным. По мере увеличения VDS от точки B к точке C обратное смещение
◆
387
388
◆
F IELD -E FFECT T RANSISTORS (FET S)
ID
Омическая область VGS = 0
B
IDSS
C
RD VGD
ID
+
VDD
VDS VGS = 0
Активная область (постоянный ток)
— A 0
(a) JSF с VG V и переменный VDS (VDD) 䊱
VP (напряжение отсечки)
Пробой VDS
(b) Характеристики стока
РИС. UR E 8-5
Кривая характеристики стока JFET для VGS ⴝ 0 показывает напряжение отсечки.
Напряжение между затвором и стоком (VGD) создает область обеднения, достаточно большую, чтобы компенсировать увеличение VDS, таким образом сохраняя ID относительно постоянным. Напряжение отсечки Для VGS = 0 В значение VDS, при котором ID становится практически постоянным (точка B на кривой на рис. 8–5 (b)), является напряжением отсечки, VP. Для данного JFET VP имеет фиксированное значение. Как видите, постоянное увеличение VDS выше напряжения отсечки обеспечивает почти постоянный ток стока. Это значение тока стока — IDSS (ток стока в источник с закороченным затвором) и всегда указывается в таблицах данных JFET.IDSS — это максимальный ток стока, который конкретный полевой транзистор JFET может производить независимо от внешней цепи, и он всегда указывается для условия, VGS = 0 В. Пробой Как показано на графике на Рисунке 8–5 (b), пробой происходит при точка C, когда ID начинает очень быстро увеличиваться при любом дальнейшем увеличении VDS. Поломка может привести к необратимому повреждению устройства, поэтому полевые транзисторы JFET всегда работают ниже уровня пробоя и в пределах активной области (постоянный ток) (между точками B и C на графике).Действие JFET, которое создает характеристическую кривую стока до точки пробоя для VGS = 0 В, показано на Рисунке 8–6.
VGS Controls ID Давайте подключим напряжение смещения VGG от затвора к источнику, как показано на Рисунке 8–7 (a). Поскольку VGS устанавливается на все более отрицательные значения путем регулировки VGG, создается семейство характеристических кривых стока, как показано на Рисунке 8-7 (b). Обратите внимание, что ID уменьшается, когда величина VGS увеличивается до больших отрицательных значений из-за сужения канала.Также обратите внимание, что при каждом увеличении VGS JFET достигает отсечки (где начинается постоянный ток) при значениях VDS меньше, чем VP. Термин отсечка — это не то же самое, что и напряжение отсечки Vp. Следовательно, величина тока стока контролируется VGS, как показано на Рисунке 8–8.
Напряжение отсечки Значение VGS, которое делает ID приблизительно равным нулю, является напряжением отсечки, VGS (выкл.), Как показано на Рисунке 8-8 (d). JFET должен работать в диапазоне от VGS = 0 В до VGS (выключено). Для этого диапазона напряжений затвор-исток ID будет варьироваться от максимального значения IDSS до минимального почти нулевого.
ХАРАКТЕРИСТИКИ JFET C
И
ПАРАМЕТРЫ
0A RD
ID
—
RD
+
—
ID
+
000
000
000
000
000
000
VDS
+
+ VDD = 0 В —
+ VDD —
(a) Когда VDS = 0, ID = 0.
(b) ID увеличивается пропорционально VDS в омической области. IDSS
RD
IDSS
ID
—
RD
+
—
ID
+
VP —
VDS
—
000 +
000
000 VDD —
+ VDD —
(c) Когда VDS = VP, ID постоянен и равен IDSS.䊱
(d) При дальнейшем увеличении VDS ID остается на IDSS до тех пор, пока не произойдет сбой.
Ф ИГРА 8–6
JFET Действие, которое создает характеристическую кривую для VGS ⴝ 0 В.
ID IDSS
VGS = 0
VGS = –1 В
RD
VGS = –2 В + VDD VGG = 1 В
— +
(a) JFET смещен при VGS = –1 В 䊱
VGS = –3 В
—
VP = +5 В Отключение при VGS = –1 В (b ) Семейство характеристических кривых дренажа
РИСУНОК 8–7
Обрыв происходит при более низком VDS, когда VGS увеличивается до более отрицательных значений.
VGS = –4 В VGS = VGS (выкл.) = –5 В VDS
◆
389
390
◆
F IELD -E FFECT T RANSISTORS (FET S)
RD
VGS
—
+
— VGG = 0 В +
RD
IDSS ID
—
+
VGS
—
+
VGDS =
VGDS = ≥ VP, ID = IDSS
—
(b) Когда VGS отрицательный, ID уменьшается и остается постоянным выше отщипывания, которое меньше VP.VGS (выкл.)
RD VGS
—
+
—
ID
—
+
(c) По мере того, как VGS становится более отрицательным, ID продолжает уменьшаться, но остается постоянным выше защемления, который также снизился.䊱
—
+
ID
+
+ VDD
+
—
0A
VGS
VGG
VDD
000
000 RDD
000 +
000
+
VDD
+
—
ID
+
VGG
VDD
—
—
+
— 9000V до
(выкл.), До
V = ID продолжает уменьшаться.~ 0. Когда VGS ≥ –VGS (выкл.), ID =
FIG UR E 8 — 8
ID контролей VGS.
Как вы видели, для n-канального JFET чем больше отрицательный VGS, тем меньше становится ID в активной области. Когда VGS имеет достаточно большое отрицательное значение, ID уменьшается до нуля. Этот эффект отсечки вызван расширением области истощения до точки, где она полностью закрывает канал, как показано на Рисунке 8–9.
䊳
FIG UR E 8 — 9
VGS (выкл.)
JFET в момент отсечки.-
— +
0A
VGS
—
+
p
VGG
RD
ID
+
p
9000 pd2 — 9000 Basic Operation
9000 pd2 — 9000 -канальный JFET такой же, как для n-канального устройства, за исключением того, что для p-канального JFET требуется отрицательный VDD и положительный VGS, как показано на рис. 8–10.
Сравнение напряжения отсечки и напряжения отсечки Как вы видели, существует разница между напряжениями отсечки и отсечки.Также есть связь. Напряжение отсечки VP — это значение VDS, при котором ток стока становится постоянным и равным IDSS и всегда измеряется при VGS = 0 В. Однако
ХАРАКТЕРИСТИКИ JFET C
䊴
RD
И
ПАРАМЕТРЫ
◆
391
РИСУНОК 8–10
Смещенный p-канальный JFET.
VGG
+
—
—
+
VDD
отсечение происходит для значений VDS меньше VP, когда VGS отличен от нуля.Таким образом, хотя VP является константой, минимальное значение VDS, при котором ID становится постоянным, зависит от VGS. VGS (выкл.) И VP всегда равны по величине, но противоположны по знаку. В таблице данных обычно указывается либо VGS (выкл.), Либо VP, но не оба сразу. Однако, когда вы знаете одно, у вас есть другое. Например, если VGS (выкл.) = -5 В, то VP = + 5 В, как показано на Рисунке 8–7 (b).
ПРИМЕР 8–1
Для JFET на Рисунке 8–11 VGS (выкл.) = -4 В и IDSS = 12 мА. Определите минимальное значение VDD, необходимое для перевода устройства в режим работы с постоянным током, когда VGS = 0 В.䊳
FIG UR E 8 — 1 1 RD 560 ⍀ + —
Решение
VDD
Поскольку VGS (выкл.) = -4 В, VP = 4 В. Минимальное значение VDS для JFET область постоянного тока составляет VDS = VP = 4 В В области постоянного тока с VGS ⫽ 0 В, ID = IDSS = 12 мА Падение на резисторе стока составляет VRD = IDRD = (12 мА) (560) = 6,72 V Примените закон Кирхгофа вокруг дренажного контура. VDD = VDS + VRD = 4 В + 6,72 В = 10,7 В Это значение VDD, чтобы сделать VDS = VP и перевести устройство в область постоянного тока.
Связанная проблема *
Если VDD увеличивается до 15 В, каков ток стока? *
Ответы можно найти на сайте www.pearsonhighered.com/floyd.
392
◆
F IELD -E FFECT T RANSISTORS (FET S)
ПРИМЕР 8–2
Конкретный p-канальный JFET имеет VGS (выкл.) = + 4 В. Что такое ID, когда VGS = + 6 В? Решение
Связанная проблема
Для p-канального JFET требуется положительное напряжение затвор-исток. Чем больше положительное напряжение, тем меньше ток стока.Когда VGS = 4 В, ID = 0. Любое дальнейшее увеличение VGS приводит к отключению JFET, поэтому ID остается 0. Что такое VP для JFET, описанного в этом примере?
Универсальная передаточная характеристика JFET Вы узнали, что диапазон значений VGS от нуля до VGS (выкл.) Управляет величиной тока стока. Для n-канального JFET VGS (выкл.) Отрицательно, а для p-канального JFET VGS (выкл.) Положительно. Поскольку VGS действительно контролирует ID, взаимосвязь между этими двумя величинами очень важна. На рис. 8–12 представлена общая кривая передаточной характеристики, которая графически иллюстрирует взаимосвязь между VGS и ID.Эта кривая также известна как кривая крутизны.䊳
FI G URE 8–12
ID
Универсальная передаточная характеристика JFET (n-канальный).
IDSS
IDSS 2 IDSS 4
–VGS
VGS (выкл.)
0,5VGS (выкл.) 0,3VGS (выкл.)
0
Обратите внимание, что нижний конец кривой находится в точке на Ось VGS равна VGS (выкл.), А верхний конец кривой находится в точке на оси ID, равной IDSS. Эта кривая показывает, что ID = 0, когда VGS = VGS (выкл.) IDSS ID =, когда VGS = 0.5VGS (выкл.) 4 IDSS ID = при VGS = 0,3VGS (выкл.) 2 и ID = IDSS
при VGS = 0
Кривая передаточной характеристики также может быть построена из характеристических кривых стока путем нанесения значений ID для значений VGS взяты из семейства дренажных кривых при отсечке, как показано на Рисунке 8–13 для конкретного набора кривых. Каждая точка на кривой передаточной характеристики соответствует определенным значениям VGS и ID на кривых стока. Например, когда VGS = -2 В, ID = 4.32 мА. Кроме того, для этого конкретного JFET VGS (выкл.) = -5 В и IDSS = 12 мА.
ХАРАКТЕРИСТИКИ JFET C
И
ПАРАМЕТРЫ
◆
ID (мА) IDSS
VGS = 0
12
7,68 мА
8
мА 6G
VGS = –2 В
4 1,92 мА
–VGS (В)
2
VGS = –3 В
0,48 мА 0 мА –5
–4
VGS = — 4 В –3
–2
–1
0
0
5
10
15
VDS (V)
VGS (выкл.) 䊱
ИГРА 8–13
Пример разработки Передаточная характеристика n-канального JFET (синяя) из характеристических кривых стока JFET (зеленая).
Кривая передаточной характеристики JFET приблизительно выражается как ID ⬵ IDSS a1 ⴚ
VGS VGS (off)
2
Уравнение 8–1
b
С помощью уравнения 8–1 можно определить ID для любого VGS. если известны VGS (выкл.) и IDSS. Эти количества обычно доступны из таблицы данных для данного JFET. Обратите внимание на квадрат в уравнении. Из-за своей формы параболическая зависимость известна как квадратичный закон, и поэтому полевые транзисторы JFET и MOSFET часто называют устройствами квадратичного закона.Таблица данных типичной серии полевых транзисторов JFET показана на рис. 8–14.
ПРИМЕР 8–3
Частичная таблица данных на рис. 8–14 для полевого транзистора 2N5459 показывает, что обычно IDSS 9 мА и VGS (выкл.) = -8 В (максимум). Используя эти значения, определите ток стока для VGS = 0 В, -1 В и -4 В. Решение
Для VGS ⫽ 0 В, ID = IDSS = 9 мА Для VGS = -1 В используйте уравнение 8–1 . -1 В 2 b VGS (выкл.) -8 В = (9 мА) (1 — 0,125) 2 = (9 мА) (0,766) = 6,89 мА
ID ⬵ IDSS a1 —
VGS
2
b = (9 мА) a1 —
Для VGS = -4 В, ID ⬵ (9 мА) a1 Связанная проблема
-4 В 2 b = (9 мА) (1 — 0.5) 2 = (9 мА) (0,25) = 2,25 мА -8 В
Определите ID для VGS = -3 В для 2N5459 JFET.
393
394
䊳
◆
F IELD -E FFECT T RANSISTORS (FET S)
FI G URE 8–14
JFET частичное техническое описание. Авторское право Fairchild Semiconductor Corporation. Используется с разрешения.
MMBF5457 MMBF5458 MMBF5459
2N5457 2N5458 2N5459
G
SG
S
TO-92
SOT-23
D
взаимозаменяемые
D
взаимозаменяемые 61S / 6L
N-канальный усилитель общего назначения Это устройство представляет собой звуковой усилитель низкого уровня и переключающие транзисторы, и может использоваться для аналоговых коммутационных приложений.Источник процесса 55.
Абсолютные максимальные номинальные значения * Символ
TA = 25 ° C, если не указано иное
Параметр
Значение
VDG
Напряжение сток-затвор
VGS
Напряжение затвор-исток
IGF
Прямой ток затвора
TJ, Tstg
Диапазон температур перехода при эксплуатации и хранении
Ед.
* Эти номинальные значения являются предельными значениями, превышение которых может ухудшить работоспособность любого полупроводникового прибора.ПРИМЕЧАНИЯ: 1) Эти номинальные значения основаны на максимальной температуре перехода 150 градусов C. 2) Это пределы устойчивого состояния. По вопросам применения, включающего импульсные операции или операции с малым рабочим циклом, следует проконсультироваться с заводом-изготовителем.
Тепловые характеристики Обозначение PD
TA = 25 ° C, если не указано иное
Характеристика
Макс.
RθJC
Снижение общего теплового излучения устройства выше 25 ° C Тепловое сопротивление, переход к корпусу
RθJA
Тепловое сопротивление к окружающей среде
Агрегаты
2N5457-5459 625 5.0 125
* MMBF5457-5459 350 2,8
357
556
мВт мВт / C C / Вт ⬚C / Вт
* Устройство установлено на печатной плате FR-4 1,6 «X 1,6″ X 0,06. »
Электрические характеристики
Символ
TA = 25 ° C, если не указано иное
Параметр
Условия испытаний
Мин.
IG = 10 A, VDS = 0 VGS = -15 V, VDS = 0 VGS = — 15 В, VDS = 0, TA = 100 C 5457 VDS = 15 В, ID = 10 нА 5458 5459 VDS = 15 В, ID = 100 A 5457 VDS = 15 В, ID = 200 A 5458 VDS = 15 В , ID = 400 ␮A 5459
-25
Тип
Максимальное количество единиц
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫКЛ В (BR) GSS
Напряжение пробоя затвор-исток
IGSS
Обратный ток затвора
VGS
(выкл.)
Напряжение отсечки затвор-исток
VGS
Напряжение затвор-исток
В — 1.0-200 — 6,0 — 7,0 — 8,0
нА нА VVVVVV
3,0 6,0 9,0
5,0 9,0 16
мА мА мА
␮mhos ␮mhos ␮mhos ␮mhos
pF
— 0,5 — 1,0 — 1,0 — 1,0 — 2,5 — 3,5 — 4,5
ON ХАРАКТЕРИСТИКИ IDSS
Ток утечки напряжения с нулевым затвором *
VDS = 15 В, VGS = 0
5457 5458 5459
1,0 2,0 4,0
ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛЫХ СИГНАЛОВ * 9000 Передаточная проводимость
gos
Выходная проводимость *
VDS = 15 В, VGS = 0, f = 1.0 кГц 5457 5458 5459 VDS = 15 В, VGS = 0, f = 1,0 кГц
10
5000 5500 6000 50
Ciss
Входная емкость
VDS = 15 В, VGS = 0, f = 1,0 МГц
4,5
7,0
Crss NF
Обратная передаточная емкость
VDS = 15 В, VGS = 0, f = 1,0 МГц
1,5
3,0
пФ
Уровень шума
VDS = = 0, f = 1,0 кГц, RG = 1,0 МОм, BW = 1,0 Гц
3.0
дБ
gfs
* Импульсный тест: длительность импульса ≤ 300 мс, рабочий цикл ≤ 2%
1000 1500 2000
ХАРАКТЕРИСТИКИ JFET C
И
ПАРАМЕТРЫ
◆
Jconduct Forward прямая крутизна (передаточная проводимость), gm, представляет собой изменение тока стока (¢ ID) при заданном изменении напряжения затвор-исток (VGS) при постоянном напряжении сток-исток. Он выражается в виде отношения и измеряется в сименсах (S).gm =
¢ ID ¢ VGS
Другие общие обозначения для этого параметра — gfs и yfs (прямая проводимость передачи). Как вы увидите в главе 9, gm является важным фактором при определении коэффициента усиления по напряжению усилителя на полевых транзисторах. Поскольку кривая передаточной характеристики для полевого транзистора является нелинейным, значение gm изменяется в зависимости от положения на кривой, установленного VGS. Значение gm больше в верхней части кривой (около VGS ⫽ 0), чем в нижней части (около VGS (выкл.)), Как показано на Рисунке 8–15.䊴
ID
г варьируется в зависимости от точки смещения (VGS).
IDSS
2
⌬ID2
РИСУНОК 8–15
гм2 =
⌬ID2 ⌬VGS
гм2> гм1 1 –VGS VGS (выкл.)
ID2
ID1 0003
gm1 =
⌬ID1 ⌬VGS
0 VGS = 0
В таблице данных обычно указывается значение gm, измеренное при VGS ⫽ 0 В (gm0). Например, в таблице данных для JFET 2N5457 указано минимальное значение gm0 (gfs), равное 1000 mmhos (mho — это та же единица, что и сименс (S)) с VDS 15 В.Учитывая gm0, вы можете рассчитать приблизительное значение gm в любой точке кривой передаточной характеристики, используя следующую формулу: gm ⴝ gm0 a1 ⴚ
VGS VGS (off)
b
Уравнение 8–2
Когда значение gm0 недоступен, вы можете рассчитать его, используя значения IDSS и VGS (выкл.). Вертикальные линии указывают абсолютное значение (без знака). gm0 ⴝ
ПРИМЕР 8–4
2IDSS 円 VGS (выкл.) 円
Уравнение 8–3
Следующая информация включена в таблицу данных на рис. 8–14 для 2N5457 JFET: обычно IDSS ⫽ 3.0 мА, VGS (выкл.) = -6 В максимум и gfs (макс.) = 5000 мс. Используя эти значения, определите прямую крутизну для VGS = -4 В и найдите ID в этой точке.
395
396
◆
F IELD -E FFECT T RANSISTORS (FET S)
Solution
gm0 = gfs = 5000 мс. Используйте уравнение 8–2 для расчета gm. gm = gm0 a1 —
VGS VGS (off)
b = (5000 mS) a1 —
-4 V b = 1667 MS -6 V
Затем используйте уравнение 8–1 для вычисления ID при VGS = — 4 В.ID ⬵ IDSS a1 Проблема, связанная с
VGS VGS (выкл.)
2
b = (3,0 мА) a1 —
-4 В 2 b = 333 MA -6 В
Данный JFET имеет следующие характеристики: IDSS = 12 мА, VGS (выкл.) = -5 В и gm0 = gfs = 3000 мс. Найдите gm и ID, когда VGS = -2 В.
Входное сопротивление и емкость Как вы знаете, JFET работает с обратным смещением на переходе затвор-исток, что делает входное сопротивление затвора очень высоким. Такое высокое входное сопротивление является одним из преимуществ JFET над BJT.(Напомним, что биполярный транзистор работает с переходом база-эмиттер с прямым смещением.) В таблицах данных JFET входное сопротивление часто указывается путем указания значения обратного тока затвора, IGSS, при определенном напряжении затвор-исток. Входное сопротивление затем может быть определено с помощью следующего уравнения, где вертикальные линии указывают абсолютное значение (без знака): RIN = `
VGS` IGSS
Например, в таблице данных 2N5457 на рис. 8–14 указано максимальное значение IGSS. -1,0 нА для VGS = -15 В при 25 ° C.IGSS увеличивается с ростом температуры, поэтому входное сопротивление уменьшается. Входная емкость Ciss является результатом работы полевого транзистора с обратносмещенным pn переходом. Напомним, что pn-переход с обратным смещением действует как конденсатор, емкость которого зависит от величины обратного напряжения.

Ключ на полевых транзисторах.

Электронный ключ на полевом транзисторе (Контрольная работа)

Содержание

Аналоговые ключи. Диодные ключи. Ключи на биполярных транзисторах. Ключи на полевых транзисторах, страница 2

Все своими руками Транзисторный ключ с защитой по току

Работа схемы ключа

Скачать статью

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Электронный ключ схема на транзисторе 12 вольт

На чем делаются транзисторные ключи

Статический режим работы

Насыщение ключа

Недостатки ненасыщенного ключа

Быстродействие

Взаимодействие с другими ключами

Что выбрать

Пример работы

Расчет транзисторного ключа

Заключение

На чем делаются транзисторные ключи

Статический режим работы

Насыщение ключа

Недостатки ненасыщенного ключа

Быстродействие

Взаимодействие с другими ключами

Что выбрать

Пример работы

Расчет транзисторного ключа

Заключение

С чего все начиналось

Транзисторный ключ

Условия для работы транзисторного ключа

Базовая схема транзисторного ключа

Расчет транзисторного ключа

Расчет транзисторного ключа на практике

Применение транзисторного ключа в связке с МК

Заключение

Силовой ключ (5 А; 24 В) на полевом транзисторе (IRF520 MOSFET) для Arduino —

Технические характеристики силового ключа на MOSFET транзисторе “IRF520”:

Подключение:

Принципиальная схема силового ключа на IRF520:

Варианты использования:

Преимущества:

Ключи на полевых транзисторах. — Студопедия.Нет

Junction field-effect transistors (JFET) Рабочий лист

— специальные устройства

(PDF) Потенциал полевых транзисторов из углеродных нанотрубок для аналоговых схем

Transistor — New World Энциклопедия

Введение

История

Типы

Переходный биполярный транзистор

Транзистор полевой

Другие типы транзисторов

Полупроводниковые материалы

Упаковка

Использование

Переключатели

Усилители

Компьютеры

Важность

Преимущества транзисторов перед электронными лампами

Галерея

См. Также

Список литературы

Книги

Прочие

Внешние ссылки

Кредиты

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Схемы и системы для обнаружения ДНК с помощью ионно-чувствительного полевого транзистора

[PDF] ТРАНЗИСТОРЫ ПОЛЕВОГО ЭФФЕКТА (FETS) — Скачать бесплатно PDF

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики