Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
некоторыми экземплярами транзисторов.
На рис. 2.7 представлена улучшенная схема с автоматическим смещением
затвора. Потенциал истока поддерживается положительным относительно земли
за счет резистора Rs, тогда как затвор привязан к земле резистором Ra
(несмотря на большое значение Ra, затвор имеет потенциал земли, так как
ток, текущий по RG , пренебрежимо мал). В этом случае напряжение на
затворе фактически является отрицательным относительно истока. При этом
44 Полевой транзистор
Рис. 2.6. Простой усилитель напряжения на полевом транзисторе с отдельным
источником смещения в цепи затвора.
О V0D + 18 В
22 к
10 нФ р-------1|_
I мкФ
HI-
2NJ8I9
1
2М2
8k2
> Ls 1 100
мкФ
4-----------*¦
-о о В
Рис. 2.7. Стандартный усилитель напряжения на полевом транзисторе с
резистором в цепи истока, за счет которого возникает необходимое смещение
затвора.
Практические применения МОП-транзисторов 45
смещение зависит от тока истока. Если ток истока растет, то напряжение на
Rg увеличивается, и смещение, таким образом, растет по абсолютной
величине, в результате чего транзистор подзапирается и это сдерживает
увеличение тока истока. Такая схема допускает изменение в широких
пределах напряжения смещения для отдельных экземпляров транзисторов типа
2N3819 и всегда оказывается работающей удовлетворительно.
Конденсатор большой емкости Cs предотвращает появление переменного
сигнала на истоке, которое привело бы к уменьшению усиления за счет
отрицательной обратной связи. Коэффициент усиления напряжения в такой
схеме обычно оказывается в пределах от 20 до 30.
Если отсоединить резистор Re от затвора и наблюдать напряжение на стоке с
помощью вольтметра постоянного тока, непосредственно включенного между
стоком и землей, конструкция в целом будет вести себя как неточный, но
чувствительный электрометр, регистрирующий электрический заряд на
затворе. Это оказывается возможным по той причине, что ток затвора
ничтожно мал и потенциал затвора определяется находящимся на нем зарядом.
2.7 Практические применения МОП-транзисторов
2.7.1 Усилитель с большим входным сопротивлением
На основе МОП-транзистора можно построить еще лучший электрометр, чем на
полевом транзисторе с р-п переходом. Кроме того, хорошим усилителем будет
простая схема на п- канальном МОП-транзисторе типа той, какая приведена
на рис. 2.6: поскольку МОП-транзистор может работать как в режиме
обогащения, так и в режиме обеднения, нет необходимости в источнике
смещения, а резистор Rc нужно непосредственно подключить к земле. Ток
утечки затвора очень мал (< 1 пА), поэтому Ra можно взять очень большим,
вплоть до 1012 Ом, если это требуется, тогда как наибольшее значение Ra в
случае полевого транзистора с р-п переходом составляет около 108 Ом (100
МОм).
2.7.2 Схемы большой мощности
Применения МОП-транзисторов никоим образом не ограничиваются случаем
малых сигналов. В усилителях мощности и в мощных регуляторах широко
применяются МОП-транзисторы с токами до нескольких сотен ампер.
В этой связи стоит упомянуть о составляющей единое целое комбинации МОП-
транзистора с биполярным транзистором, называемой биполярным транзистором
с изолированным затвором (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT). В
такой конструкции оказываются объединенными управление на-
46 Полевой транзистор
пряжением за счет свойств МОП-транзистора и малое падение напряжения в
режиме замыкания ключа за счет насыщения в биполярном транзисторе. Таким
образом можно, например, управлять двигателем, потребляющим сотни ампер,
подавая 5-вольтовые импульсы от цифровой логической схемы.
2.1.3 Меры предосторожности в отношении статического электричества
Изоляция затвора в МОП-транзисторе, обеспечивающая малый ток утечки,
означает, что такой транзистор очень уязвим по отношению к статическим
зарядам, из-за которых могут возникать большие напряжения на затворе и
может произойти пробой изоляции. Поэтому производители МОП-тран-зисторов
поставляют их с выводами, замкнутыми накоротко металлическим хомутиком
или кусочком проводящего пенопласта. Предпочтительнее всего не удалять
эту перемычку, пока транзистор не будет надежно впаян в схему. Если в
схеме существует риск возникновения чрезмерно больших напряжений на
затворе, то между затвором и землей следует включить цепь защиты
(например, пару стабилитронов, включенных навстречу друг другу; см.
10.13). К сожалению, этот прием приводит к шунтированию очень большого
собственного входного сопротивления МОП-транзистора. У некоторых МОП-
транзисторов имеются встроенные защитные диоды, и поэтому они в меньшей
степени подвержены пробою, нежели незащищенные МОП-транзисторы.
2.7.4 Интегральные микросхемы
Из-за простоты своей конструкции МОП-транзисторы занимают очень мало
места на кремниевой подложке, так что в одну интегральную микросхему
можно поместить много тысяч таких транзисторов. Поэтому сложные
микросхемы, такие как микропроцессоры и компоненты памяти, бывают
