Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
просто подключением резистора к источнику питания, мы выбираем
Режим насыщения 35
Rb < ^FE
Rl 5 '
Следовательно, для схемы на рис. 1.21, принимая типичное для транзистора
2N3053 (аналог КТ630Б - Прим. перев.) значение коэффициента усиления тока
hFE = 150, имеем
^<1^ = 30.
Rl 5
Следовательно, при RL = 50 Ом мы выбираем
RB < 30 х 50 Ом = 1,5 кОм.
Итак, если в качестве нагрузки используется лампа с сопротивлением 50 Ом,
то для ее эффективного включения нам следует выбрать сопротивление
базового резистора меньше 1,5 кОм. Если это невозможно, когда, например,
в качестве RB используется фоторезистор с минимальным сопротивлением 10
кОм, то следует воспользоваться схемой Дарлингтона, чтобы увеличить
коэффициент усиления тока.
Если транзистор работает с током коллектора, близким к максимальному, и
нужно поддержать напряжение ^C?(sat) на уровне долей вольта, то из-за
уменьшения hfE может понадобиться базовый ток больше, чем /с / 10.
Возможно покажется неожиданным, что УСЕШ) может быть много меньше, чем
напряжение VBE, которое у кремниевого транзистора равно примерно 0,6 В.
Происходит это потому, что в режиме насыщения переход коллектор-база
смещен в прямом направлении. Следовательно, мы имеем два р-п перехода,
смещенных в прямом направлении, включенных навстречу друг Другу так, что
падения напряжения на них взаимно компенсируются. Эта способность
биполярного транзистора иметь в режиме насыщения очень маленькое падение
напряжения между коллектором и эмиттером, делает его весьма полезным
переключающим прибором. Многие из наиболее важных применений электроники,
включая обширную область цифровой электроники, используют переключающие
схемы.
В режиме переключений транзистор работает либо с фактически нулевым током
коллектора (транзистор выключен) или с фактически нулевым напряжением на
коллекторе (транзистор включен). В обоих случаях мощность, рассеиваемая
на транзисторе, очень мала. Значительная мощность рассеивается только в
то время, когда происходит переключение: в это время и напряжение
коллектор-эмиттер и ток коллектора имеют конечные значения.
Маломощный транзистор, такой как 2N3053, с максимально допустимой
рассеиваемой мощностью менее одного ватта, может переключать мощность в
нагрузке в несколько ватт. Следует обратить внимание на то, что
максимальные значения коллекторного напряжения и тока не должны выходить
за допустимые пределы; кроме того, желательно осуществлять переключения
возможно быстрее, чтобы избежать рассеяния чрезмерно большой мощности.
2
Полевой транзистор
2.1 Введение
В предыдущей главе подчеркивалось, что одно из главных свойств
биполярного транзистора состоит в том, что он является усиливающим
устройством, управляемым током. В случае полевого транзистора (Field-
Effect Transistor, FET) выходным током управляет входное напряжение,
тогда как входной ток обычно пренебрежимо мал (он может быть меньше 1
пА). Это большое достоинство, важное в тех случаях, когда сигнал приходит
от таких устройств, как конденсаторный микрофон или пьезоэлектрический
датчик, которые не в состоянии давать сколько-нибудь значительный ток.
Полевые транзисторы бывают, по существу, двух типов: полевые транзисторы
с управляющим р-п переходом (Junction FET, JFET) и полевые транзисторы с
изолированным затвором (Insulated Gate FET, IGFET). Транзисторы
последнего типа больше известны как МОП-транзисторы, при этом название
указывает на их конструкцию: металл-окисел-полупроводник (Metal-Oxide-
Semiconductor FET, MOSFET).
2.2 Полевой транзистор с р-п переходом
2.2.1 Конструкция
На рис. 2.1 схематически изображен л-канальный полевой транзистор с р-п
переходом и приведено его условное обозначение. К обоим концам крошечного
бруска из кремния л-типа прикреплены выводы, образующие омические (не-
выпрямляюшие) контакты. Область кремния р-типа, помещаемая на боковой
поверхности бруска, образует р-п переход. Контакт на нижнем конце бруска
называется истоком, а контакт на верхнем конце бруска - стоком. Как это
следует из названий, электроны движутся от истока к стоку, и управляет
этим током напряжение, которое подается на /^-область, называемую
затвором.
В альтернативной конструкции с каналом р-типа затвор выполнен из
материала л-типа. На рис. 2.1(c) указано обозначение такого транзистора
на схемах.
Полевой транзистор с р-п переходом 37
Рис. 2.1. Полевой транзистор с р-п переходом: (а ) схематическое
изображение конструкции транзистора с каналом п- типа; (Ь,с) обозначение
транзисторов с каналом n-типа и с каналом р-типа соответственно.
2.2.2 Принцип действия
Ток, текущий через транзистор с р-п переходом, зависит от размера
обедненного слоя на смещенном в обратном направлении переходе затвор-
канал. На рис. 2.2 показана схема для тестирования я-канального полевого
транзистора с р-п переходом, на которой изображен также обедненный слой.
Затвор легирован в значительно большей степени, чем брусок л-типа, так
что обедненный слой почти полностью располагается в бруске. На затвор
