Справочник по транзисторам | Транзисторы
|
Полевой транзистор MOSFET | Уголок радиолюбителя
в Справочник 0 3,788 Просмотров
Транзистор является полупроводниковым электронным компонентом.
Мы относим его к активным элементам схемы, поскольку он позволяет преобразовывать электрические сигналы (нелинейно).
Портативный паяльник TS80P
TS80P- это обновленная версия паяльника TS80 Smart, работающий от USB…
Подробнее
Полевой транзистор или MOSFET ( Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) — полевый транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник. Поэтому его часто еще называют просто МОП транзистор.
Производимые по этой технологий транзисторы состоят из трех слоев:
- Первый слой — это пластина, вырезанная из однородного кристалла кремния или из кремния с примесью германия.
- Второй по порядку слой — напыление очень тонкой прослойки диэлектрика (изолятора) из диоксида кремния или оксида металла (оксиды алюминия или циркония). Толщина этого слоя составляет, в зависимости от технологии исполнения, около 10 нм, а в лучшем варианте толщина этого слоя может иметь около 1,2 нм. Для сравнения: 5 атомов кремния, расположенных друг над другом вплотную как раз составляют толщину, близкую к 1,2 нм.
- Третий слой – это слой состоит из хорошо проводящего металла. Чаще всего для этой цели используют золото.
Конструкция такого транзистора схематично представлена ниже:
Следует отметить, что полевые транзисторы бывают двух типов: N-типа и P-типа, почти так же, как и в случае с биполярными транзисторами, которые производятся в вариантах PNP и NPN.
Паяльный фен YIHUA 8858
Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…
Подробнее
Среди полевых транзисторов гораздо чаще встречается N-тип. Кроме того, существуют полевые транзисторы:
- с обедненным каналом, то есть такие, которые пропускают через себя слабый ток при отсутствии напряжении на затворе, и чтобы полностью его запереть необходимо подать на затвор обратное смещение в пару вольт;
- с обогащенным каналом – это такой вид полевых транзисторов, которые при отсутствии напряжения на затворе не проводят ток, а проводят его лишь тогда, когда напряжение, приложенное к затвору, превышает напряжение истока.
Большим преимуществом полевых транзисторов является то, что они управляются напряжением, в отличие от биполярных транзисторов, которые управляются током.
Легче понять принцип их действия полевого транзистора на примере гидравлического крана.
Чтобы управлять потоком жидкости под высоким давлением в большой трубе, требуется мало усилий, чтобы открыть или закрыть кран. Другими словами, при небольшом объеме работы, мы получаем большой эффект. Небольшая сила, которую мы прикладываем к ручке крана управляет намного большей силой воды, которая давит на клапан.
Благодаря этому свойству полевых транзисторов, мы можем управлять токами и напряжениями, которые намного выше, чем те, которые выдает нам, например, микроконтроллер.
Как уже было отмечено ранее, обычный MOSFET, как правило, не проводит ток на пути источник – сток. Чтобы перевести такой транзистор состояние проводимости необходимо подать напряжение между истоком и затвором так, как указано на рисунке ниже.
На следующем рисунке приведена вольт-амперная характеристика транзистора IRF540.
На графике видно, что транзистор начинает проводить тогда, когда напряжение между затвором и истоком приближается к 4В. Однако для полного открытия нужно почти 7 вольт. Это гораздо больше, чем может выдать микроконтроллер на выходе.
В некоторых случаях может быть достаточным ток на уровне 15 мА и напряжением 5В. Но что делать, если это слишком мало? Есть два выхода.
- Можно применить специальные МОП-транзисторы с пониженным напряжением затвор – исток, например, BUZ10L.
- Как вариант можно использовать дополнительный усилитель для повышения управляющего напряжения.
Независимо от сферы применения, каждый полевой транзистор имеет несколько ключевых параметров, а именно:
- Допустимое напряжение сток-исток: UDSmax
- Максимальный ток стока: IDmax
- Пороговое напряжение открытия: UGSth
- Сопротивление канала в открытом состоянии: RDSon
Во многих случаях ключевым параметром является RDSon, поскольку косвенно указывает нам на потерю мощности, которая крайне нежелательна.
Для примера возьмем транзистор в корпусе ТО-220 с сопротивлением RDSon = 0,05 Ом и протекающий через этот транзистор ток в 4А.
Давайте посчитаем потери мощности:
- UDS=0,05Ом х 4A=0,2В
- P=0,2В х 4A=0,8Вт
Мощность потерь, которую способен рассеивать транзистор в корпусе ТО-220 составляет чуть более 1 Вт, так что в этом случае можно обойтись без радиатора. Однако, уже для тока 10А потери составят 5Вт, так что без радиатора никак не обойтись.
Следовательно, чем меньше RDSon, тем лучше. Поэтому при выборе MOSFET транзистора для конкретного применения следует всегда принимать во внимание этот параметр.
На практике с увеличением допустимого напряжения UDSmax растет сопротивление исток-сток. По этой причине не следует выбирать транзисторы с большим, чем это требуется UDSmax.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
MOSFETПолевой транзистор 2015-08-13
С тегами: MOSFET Полевой транзистор
Транзисторы— Digilent Reference
Многие общие элементы схемы моделируются как зависимые источники, то есть элемент схемы обеспечивает питание (напряжение и/или ток) для схемы, но напряжение или ток, подаваемые на схему, зависят от напряжения или тока где-то еще в цепи.
Зависимые источники могут быть источниками напряжения или тока; На рис. 1(а) показан символ зависимого источника напряжения, а на рис. 1(б) показан символ зависимого источника тока. Поскольку каждый тип источника может управляться либо напряжением, либо током, существует четыре типа зависимых источников тока:
Источник напряжения, управляемый напряжением (VCVS). Рисунок 2.
Источник напряжения с регулируемым током (CCVS). Рисунок 3.
Источник тока, управляемый напряжением (VCCS). Рисунок 4.
Источник тока с регулируемым током (CCCS). Рисунок 5.
Ряд полезных элементов схемы ведет себя как зависимые источники. К основным из них относятся полевые транзисторы на основе оксидов металлов и полупроводников (MOSFET), транзисторы с биполярным переходом (BJT) и схемы на основе операционных усилителей (операционных усилителей). Операционные усилители вводятся в более поздних упражнениях.
МОП-транзистор означает полевой транзистор металл-оксид-полупроводник. Существует два основных типа полевых МОП-транзисторов: n-канальные и p-канальные; обсуждение, представленное здесь, относится к n-канальным MOSFET, хотя аналогичные концепции применимы к p-канальным MOSFET. МОП-транзистор представляет собой трехвыводное устройство; символ, обычно используемый для обозначения полевого МОП-транзистора на принципиальных схемах, показан на рис. 6. Три вывода устройства называются истоком (S), стоком (D) и затвором (G). Ваш комплект деталей включает полевой МОП-транзистор ZVN2210A. Внешний вид этого МОП-транзистора показан на рис. 7 вместе с относительным расположением стока, затвора и истока для этой модели МОП-транзистора.
Чрезвычайно упрощенное описание работы МОП-транзистора выглядит следующим образом: «канал» в МОП-транзисторе открывается приложением напряжения на затворе МОП-транзистора. Этот канал позволяет току течь от стока к истоку MOSFET (iD на рис. 6). Таким образом, если источник питания подключен к стоку МОП-транзистора, МОП-транзистор можно использовать для управления током источника питания. Увеличение напряжения затвора увеличивает ток источника питания. Приблизительной аналогией этого процесса является клапан, расположенный у основания резервуара для воды: открытие клапана позволяет воде вытекать из резервуара. Аналогичным образом, увеличение напряжения на затворе позволяет току «вытекать» из источника питания. Таким образом, полевой МОП-транзистор в сочетании с источником питания может действовать как источник тока, управляемый напряжением, в котором ток стока контролируется напряжением затвора. Одним из важных аспектов работы MOSFET является то, что ток на затворе МОП-транзистора не требуется . Таким образом, напряжение, подаваемое на затвор, по существу не должно передаваться.
учиться, основы, электронные компоненты, транзисторы, mosfets
Transistors — Electronics Reference
Транзисторы, пожалуй, самые важные из когда-либо созданных электронных устройств. Транзисторы представляют собой многоконтактные полупроводниковые устройства, которые функционируют либо как переключатели, либо как усилители электрических сигналов .
Транзисторы заменили ранее электронные лампы в электронных схемах. Их надежность и способность уменьшаться в размерах привели к невероятному повышению производительности и надежности компьютеров. Логические схемы на основе транзисторов лежат в основе компьютерных процессоров и памяти.
Содержание- Транзисторы
BD-135 представляет собой обычный транзистор с биполярным переходом.Что такое транзисторы?
Давайте проанализируем наше определение транзисторов выше. Во-первых, транзисторы — это полупроводниковые устройства. Как и другие полупроводниковые устройства, такие как диоды, транзисторы состоят из легированных областей на полупроводниковой подложке.
Транзисторы — это устройства, имеющие несколько (два или три) входа и один выход . Ток протекает только между одним из входов и выходом. Основное действие транзистора заключается в управлении током между первичным входом и выходом. Другие входы используются для управления этим током.
Модель транзистора
Самый простой тип транзистора называется транзистором с биполярным переходом (BJT). Транзисторы с биполярным переходом (BJT), по сути, представляют собой всего лишь два PN-перехода, расположенных спина к спине, в конфигурациях NPN или PNP. Таким образом, BJT имеют три легированные области и по одному терминалу для каждой области.
Три клеммы соответствуют двум входам и одному выходу. Две входные клеммы называются базой и коллектором , а выходная клемма называется эмиттером . Напряжение на базе (измеренное между базой и эмиттером) управляет током между коллектором и эмиттером.
Транзисторы можно представить себе как клапан, управляющий потоком тока между двумя выводами. Подобно тому, как клапан может быть механически (или электрически) переведен в различные положения для управления потоком жидкости, напряжение на базе BJT управляет потоком тока между эмиттером и коллектором.
Если напряжение между базой и эмиттером равно нулю, транзистор находится в выключенном состоянии. Между коллектором и эмиттером тока не будет.
Это позволяет транзистору функционировать как переключатель , включая или выключая ток между коллектором и эмиттером.
Когда напряжение подается на базу и эмиттер, транзистор включается, позволяя току течь между коллектором и эмиттером. Только небольшое количество тока проходит от базы к эмиттеру.
Более высокое напряжение вызывает гораздо большее изменение выходного напряжения между коллектором и эмиттером. Это позволяет транзистору функционировать как усилитель , при этом напряжение на базе усиливает напряжение на коллекторе и эмиттере. Обратите внимание, что энергия не создается в усилителе; функция усилителя состоит в том, чтобы использовать один сигнал для непропорционального усиления другого сигнала, а не создавать энергию из ничего (что физически невозможно).
Транзисторы функционируют как переключатели или усилители только тогда, когда они помещены в правильно спроектированную схему. Вот почему лучше думать о транзисторах как о вентилях , а не о переключателях или усилителях .
Другой распространенный тип транзистора называется полевым транзистором (FET). В полевом транзисторе (FET) функциональность почти такая же, но три вывода имеют разные названия. Полевые транзисторы используют термины вентиль , источник и сток для описания трех терминалов.
В полевом транзисторе ток течет от стока к истоку и управляется напряжением между затвором и истоком.
Транзистор в качестве переключателя
В качестве переключателей транзисторы чрезвычайно полезны в логических схемах, где один вход (на базе в BJT или на затворе в полевом транзисторе) может управлять выходным сигналом, который соответствует двоичный сигнал, «0» для ложного и «1» для истинного.
Ранние компьютеры использовали электронные лампы и реле для выполнения функции переключения, а системы, основанные на логических системах переключения, были разработаны задолго до изобретения транзисторов. Фактически систематическая теория логики, основанная на бинарной системе, была разработана в 19 веке.
В современной электронике коммутационное действие транзистора облегчает использование двоичной логики в схемах. Когда транзистор пропускает ток путем включения, он функционирует как значение «1». Когда он отключается и предотвращает ток, он функционирует как значение «0». Затем этот вход используется в логических схемах для выполнения более сложных операций, позволяющих функционировать компьютерам.
Двоичная логика с использованием полевого транзистора
Большинство компьютерных технологий используют полевые транзисторы для выполнения двоичной логики.
Давайте посмотрим, как компьютеры используют полевые транзисторы в качестве переключателей для обеспечения двоичной логики. Когда между затвором и истоком нет напряжения, транзистор «закрыт», потому что ток между стоком и истоком не течет. Это соответствует двоичному значению «0».
При подаче напряжения на затвор и исток транзистор переключается в состояние «включено». Теперь ток может течь между стоком и истоком. Это соответствует двоичному значению «1».
Два значения «0» и «1» используются для выполнения всех логических операций, а также для хранения информации в памяти компьютера. Таким образом, транзисторы являются наиболее важными частями как компьютерных процессоров, так и микросхем памяти. Вот почему транзисторы так важны; они имеют решающее значение для работы современных компьютерных систем.
Двоичные системы по сравнению с троичными и другими сложными системами
Двоичные системы используют только два значения, «0» и «1», вместо нескольких значений. Двоичный используется в первую очередь потому, что в нем труднее ошибиться. Например, троичные системы используют три значения и были ранним конкурентом двоичных систем. Троичная система может использовать значения «0», «1» и «2». Что происходит, когда сигнал равен 1,4 или 0,6? Система может выполнить расчет неправильно из-за небольшой разницы в значении. В двоичной системе есть только два значения, которые разнесены достаточно далеко друг от друга, чтобы сделать этот тип ошибки необычным.
Транзистор как усилитель
Точно так же, как вход на базу (в биполярном транзисторе) или затвор (в полевом транзисторе) позволяет транзистору переключаться, увеличение также приводит к усилению. Это делает транзистор полезным во многих различных приложениях, включая усилители мощности, звука и радиосигналов.
Транзисторы должны тщательно выбираться с учетом их применения, особенно когда они используются для усиления. Например, те же транзисторы, используемые в качестве переключателей в логических схемах (МОП-транзисторы), не оптимизированы для использования в усилителях мощности.
Что делает транзисторы такими важными?
Транзисторы действительно лежат в основе современной электроники, включая практически все производимые в настоящее время компьютерные устройства. От сотовых телефонов до ноутбуков и телевизоров транзисторы являются важными компонентами нашего современного существования.
Чем больше транзисторов в схеме, тем мощнее может быть эта схема. Это приводит к более быстрым и мощным процессорам и большему объему памяти в каждом устройстве.
Увеличение количества транзисторов в интегральных схемах (ИС) было основной целью полупроводниковой промышленности в соответствии с законом Мура. Это достигается в первую очередь за счет уменьшения размера и улучшения конструкции транзисторов, что позволяет увеличивать размер транзистора с течением времени.
Types of Transistor
| Bipolar Junction Transistor ( BJT ) | Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ( MOSFET ) | Junction Field Effect Transistor ( JFET ) | |
| Method of Управление | Ток | Напряжение | Напряжение |
| Возможность миниатюризации | Низкий | Высокий | Низкий |
| Amplification (gain) | High | Low | High |
| Gate Current (leakage) | High | Low | Low |
Bipolar Junction Transistor
The bipolar junction transistor (BJT) самый простой тип транзистора. BJT, по сути, представляют собой P-N-переходы с дополнительной легированной областью. Существует два типа BJT, соответствующих трем легированным областям; ПНП и НПН. PNP BJT имеет n-легированную область, расположенную между двумя p-легированными областями. NPN BJT имеет одну p-допированную область, расположенную между двумя n-допированными областями. Они оба функционируют одинаково, а средняя область выступает в качестве основы.
Полевой транзистор
Полевые транзисторы (FET) имеют ряд преимуществ перед биполярными транзисторами. Для них требуется напряжение смещения, но не ток через затвор и исток. Это означает, что они могут иметь значительно более высокий входной импеданс и, следовательно, потреблять гораздо меньше энергии, чем биполярные транзисторы. Их также можно уменьшить до меньших размеров, чем BJT, что делает их более эффективными для использования в интегральных схемах. Одним из недостатков полевых транзисторов по сравнению с биполярными транзисторами является то, что они обеспечивают меньшее усиление или коэффициент усиления.
