Bidang (unipolar) transistor adalah perangkat yang memiliki tiga output dan dikendalikan oleh elektroda kontrol yang diterapkan (gerbang).gerbang) tegangan diterapkan ke elektroda kontrol (gerbang). Arus yang diatur mengalir melalui sirkuit source-drain.
Gagasan triode semacam itu berasal sekitar 100 tahun yang lalu, tetapi tidak mungkin untuk mendekati implementasi praktis sampai pertengahan abad terakhir. Pada 1950-an, konsep transistor efek medan dikembangkan, dan pada 1960 sampel kerja pertama diproduksi. Untuk memahami kelebihan dan kekurangan triode jenis ini, perlu dipahami strukturnya.
Isi
Desain Transistor Efek Medan
Transistor unipolar terbagi dalam dua kelas besar sesuai dengan desain dan teknologi pembuatannya. Meskipun prinsip kontrolnya serupa, mereka memiliki fitur desain yang menentukan karakteristiknya.
Triode unipolar dengan p-n junction
Struktur transistor sambungan p-n seperti itu mirip dengan yang biasa dioda semikonduktor dan, tidak seperti kerabat bipolarnya, hanya berisi satu persimpangan. Transistor sambungan p-n terdiri dari wafer dari satu jenis konduktor (misalnya, n), dan daerah tertanam dari jenis semikonduktor lain (dalam hal ini, p).
Lapisan-n membentuk saluran melalui mana arus mengalir antara pin sumber dan saluran pembuangan. Ujung gerbang terhubung ke daerah-p. Jika tegangan diterapkan ke gerbang yang menggeser transisi ke arah yang berlawanan, area transisi meluas, penampang saluran, sebaliknya, menyempit, resistansinya meningkat. Dengan mengontrol tegangan gerbang, arus dalam saluran dapat dikendalikan. transistornya juga dapat dibuat dengan saluran tipe-p, kemudian gerbangnya dibentuk oleh semikonduktor-n.
Salah satu kekhasan desain ini adalah resistansi input transistor yang sangat besar. Arus gerbang ditentukan oleh resistansi sambungan sakelar terbalik, dan berada dalam kisaran satuan atau puluhan nanamper di DC. Pada arus AC, resistansi input diberikan oleh kapasitansi persimpangan.
Tahap amplifikasi dirakit pada transistor tersebut, karena impedansi input yang tinggi, menyederhanakan pencocokan dengan perangkat input. Juga, trioda unipolar tidak menggabungkan kembali pembawa muatan, yang mengurangi kebisingan frekuensi rendah.
Ketika tidak ada tegangan bias, lebar saluran terbesar dan arus yang melalui saluran maksimum. Ketika tegangan dinaikkan, dimungkinkan untuk mencapai keadaan saluran di mana ia terkunci sepenuhnya. Tegangan ini disebut tegangan cutoff (Uots).
Arus saluran dari transistor efek medan tergantung pada tegangan antara gerbang dan sumber dan tegangan sumber saluran. Jika Anda memperbaiki tegangan gerbang, arus meningkat hampir secara linier dengan meningkatnya Uci pada awalnya (plot ab).Saat memasuki saturasi, peningkatan tegangan lebih lanjut menyebabkan praktis tidak ada peningkatan arus drain (bagian bb). Saat level tegangan penguncian gerbang meningkat, saturasi terjadi pada nilai I-stock yang lebih rendah.
Gambar menunjukkan keluarga dependensi tegangan dari arus saluran antara sumber dan saluran untuk beberapa nilai tegangan gerbang. Jelas, pada Uci di atas tegangan saturasi, arus pembuangan secara praktis hanya bergantung pada tegangan gerbang.
Hal ini diilustrasikan oleh karakteristik transfer transistor unipolar. Ketika tegangan gerbang negatif meningkat, arus drain menurun hampir secara linier hingga mencapai nol ketika tegangan gerbang mencapai level tegangan cutoff.
Trioda unipolar dengan gerbang terisolasi
Varian lain dari transistor efek medan adalah desain dengan gerbang terisolasi. Triode ini disebut TFTs TIR (logam-dielektrik-semikonduktor) transistor, sebutan asing MOSFET. Dulu biasa dipanggil MOS (logam-oksida-semikonduktor).
Substrat terbuat dari konduktor dari jenis konduktivitas tertentu (dalam hal ini, n), saluran dibentuk oleh semikonduktor dari jenis konduktivitas lain (dalam hal ini, p). Gerbang dipisahkan dari substrat oleh lapisan dielektrik (oksida) tipis, dan dapat mempengaruhi saluran hanya melalui medan listrik yang dibuat. Ketika tegangan gerbang negatif, medan yang dihasilkan memindahkan elektron dari area saluran, lapisan menjadi habis, dan resistansinya meningkat. Untuk transistor dengan saluran tipe-p, sebaliknya, penerapan tegangan positif menyebabkan peningkatan resistansi dan penurunan arus.
Fitur lain dari transistor gerbang-terisolasi adalah bagian positif dari karakteristik transfer (negatif untuk triode saluran-p). Ini berarti bahwa tegangan polaritas positif dari nilai tertentu dapat diterapkan ke gerbang juga, yang akan meningkatkan arus pembuangan.Keluarga karakteristik keluaran pada dasarnya tidak berbeda dari triode p-n junction.
Lapisan dielektrik antara gerbang dan substrat sangat tipis, sehingga transistor TIR dari tahun-tahun awal pembuatan (misalnya, domestik KP350) sangat sensitif terhadap listrik statis. Tegangan tinggi menusuk film tipis, membuat transistor tidak dapat dioperasikan. Dalam triode modern, langkah-langkah konstruktif telah diambil untuk melindungi terhadap tegangan lebih, sehingga tindakan pencegahan terhadap statis hampir tidak diperlukan.
Varian lain dari triode unipolar dengan gerbang terisolasi adalah transistor saluran induksi. Itu tidak memiliki saluran induktif, jadi tidak ada arus yang mengalir dari sumber ke saluran tanpa adanya tegangan di gerbang. Jika tegangan positif diterapkan ke gerbang, medan yang dihasilkannya "menarik" elektron dari zona-n substrat, dan menciptakan saluran di daerah dekat permukaan untuk arus mengalir. Jelas dari sini bahwa transistor semacam itu, tergantung pada jenis saluran, dikendalikan oleh tegangan hanya satu polaritas. Hal ini juga dapat dilihat dari karakteristik pass-throughnya.
Ada juga transistor gerbang ganda. Mereka berbeda dari yang konvensional karena mereka memiliki dua gerbang yang sama, yang masing-masing dapat dikontrol oleh sinyal terpisah, tetapi efeknya pada saluran diringkas. Triode semacam itu dapat direpresentasikan sebagai dua transistor biasa yang dirangkai seri.
Diagram Pengkabelan untuk Transistor Efek Medan
Lingkup penerapan transistor efek medan sama dengan untuk bipolar.. Mereka terutama digunakan sebagai elemen penguat. Trioda bipolar, bila digunakan dalam tahap penguat, memiliki tiga rangkaian dasar:
- kolektor umum (pengulang emitor);
- dengan dasar yang sama;
- emitor bersama.
Transistor efek medan dihubungkan dengan cara yang sama.
Array Saham Biasa
Sirkuit saluran umum (Pengulang Sumber), seperti repeater emitor pada triode bipolar, tidak memberikan penguatan tegangan, tetapi memberikan penguatan arus.
Keuntungan dari rangkaian ini adalah resistansi inputnya yang tinggi, tetapi dalam beberapa kasus ini merupakan kerugian - panggung menjadi sensitif terhadap interferensi elektromagnetik. Jika perlu, Rin dapat dikurangi dengan memasukkan resistor R3.
Sirkuit dengan gerbang umum
Rangkaian ini mirip dengan transistor bipolar dengan basis yang sama. Sirkuit ini memberikan penguatan tegangan yang baik, tetapi tidak ada penguatan arus. Seperti desain dasar umum, itu tidak umum digunakan.
Array Sumber Umum
Sirkuit yang paling umum adalah koneksi sumber umum triode efek medan. Penguatannya tergantung pada rasio resistansi Rc terhadap resistansi di sirkuit pembuangan (untuk menyesuaikan penguatan di sirkuit pembuangan, resistor tambahan dapat dipasang) dan juga tergantung pada kemiringan karakteristik transistor.
Transistor efek medan juga digunakan sebagai resistansi terkontrol. Untuk tujuan ini, titik operasi dipilih dalam bagian linier. Pembagi tegangan terkontrol dapat diimplementasikan sesuai dengan prinsip ini.
Dan pada triode gerbang ganda dalam mode ini Anda dapat menerapkan, misalnya, mixer untuk peralatan penerima - di satu gerbang sinyal yang diterima, dan di sisi lain - sinyal dari heterodyne.
Jika Anda menerima teori bahwa sejarah berkembang dalam spiral, Anda dapat melihat pola dalam perkembangan elektronik. Teknologi beralih dari tabung yang dikendalikan tegangan ke transistor bipolar, yang membutuhkan arus untuk mengendalikannya. Spiral telah berbelok sepenuhnya - sekarang ada dominasi trioda unipolar, yang tidak memerlukan, seperti lampu, konsumsi daya di sirkuit kontrol. Ke mana kurva siklik akan membawa kita selanjutnya - kita akan lihat. Sejauh ini, tidak ada alternatif untuk transistor efek medan yang telah diamati.
Artikel terkait:
