Tranzistor cu efect de câmp pentru începători

Tranzistor (tranzistor, engleză) — triodă, din materiale semiconductoare, cu trei ieșiri, a cărei proprietate principală este un semnal de intrare relativ scăzut pentru a controla un curent semnificativ la ieșirea circuitului. Tranzistoarele cu efect de câmp sunt utilizate în componentele radio din care sunt asamblate dispozitivele electrice complexe moderne. Proprietățile lor le permit să rezolve problema opririi sau pornirii curentului într-un circuit PCB sau amplificarea acestuia.

Tabelul de conținut:

Ce este un tranzistor cu efect de câmp

Un tranzistor cu efect de câmp este un dispozitiv cu trei sau patru contacte, în care curentul pe două contacte este controlat de tensiunea câmpului electric pe al treilea. Acesta este motivul pentru care se numesc tranzistori cu efect de câmp.

• Sursa — contactul curentului electric de intrare, situat în zona n;
• drain — contactul curentului electric de ieșire, prelucrat, situat în zona n;
• poarta — un contact situat în zona p, prin schimbarea tensiunii pe care poate fi reglată lățimea de bandă a dispozitivului.

Tranzistorul cu efect de câmp cu joncțiune p — p este un tip special de tranzistori, care sunt utilizați pentru controlul curentului.

Acesta diferă de unul obișnuit simplu prin faptul că curentul din el trece fără a traversa zona de joncțiune p — n, o zonă formată la limita celor două zone. Dimensiunea zonei p — n este reglabilă.

Tranzistoare cu efect de câmp, tipurile lor

Tranzistoarele cu efect de câmp cu tranziție p — p sunt împărțite în clase:

1. După tipul canalului conductor: n sau p. Semnul, polaritatea, semnalului de comandă depinde de canal. El trebuie să fie de semn opus față de zona n -.
2. După structura dispozitivului: difuz, aliat prin tranziție p — n -, cu poartă Schottky, cu strat subțire.
3. După numărul de contacte: 3 pini și 4 pini. În cazul unui dispozitiv cu 4 pini, substratul acționează, de asemenea, ca o poartă.
4. În funcție de materialele utilizate: germaniu, siliciu, arsenură de galiu.

Clasele sunt împărțite în funcție de principiul de funcționare:

• dispozitiv controlat prin joncțiune p — n;
• dispozitiv cu poartă izolată sau cu barieră Schottky.

Tranzistor cu efect de câmp, principiu de funcționare

În termeni simpli, modul în care funcționează un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune p de control este următorul: o componentă radio este formată din două zone: o joncțiune p și o joncțiune p. Prin zona p circulă curent electric. Zona joncțiunii p este un fel de supapă. Dacă este apăsată puternic, aceasta închide zona prin care trece curentul și trece mai puțin. Sau, dacă presiunea este redusă, va trece mai mult. Această presiune este exercitată prin creșterea tensiunii pe contactul porții situat în zona p.

Un dispozitiv cu o joncțiune de canal de control p — p este o placă semiconductoare cu conductivitate electrică de unul dintre aceste tipuri. La capetele plăcii sunt conectate contactele: drenă și sursă, în mijloc — contactul de poartă. Acțiunea dispozitivului se bazează pe variabilitatea grosimii spațiului de tranziție p-p. Deoarece în regiunea porții aproape că nu există purtători de sarcină mobili, conductivitatea sa este zero. În placheta semiconductoare, în regiunea care nu se află sub influența stratului de blocare, se creează un canal de curent conductor. Atunci când se aplică o tensiune negativă la sursă, se creează un curent pe poartă, de-a lungul căruia purtătorii de sarcină ies.

În cazul unei porți izolate, există un strat dielectric subțire pe poartă. Acest tip de dispozitiv funcționează pe principiul câmpului electric. O cantitate mică de electricitate este suficientă pentru a-l distruge. Prin urmare, pentru a proteja împotriva tensiunii statice, care poate ajunge la mii de volți, sunt create incinte speciale pentru dispozitive — acestea vă permit să minimizați impactul electricității virale.

De ce aveți nevoie de un tranzistor cu efect de câmp

Având în vedere activitatea echipamentelor electronice complexe ca activitatea unui tranzistor cu efect de câmp (ca una dintre componentele unui circuit integrat), este greu de imaginat că principalele direcții ale activității sale sunt cinci:

1. Amplificatoare de înaltă frecvență.
2. Amplificatoare de joasă frecvență.
3. Modulație.
4. Amplificatoare de curent continuu.
5. Dispozitive cheie (comutatoare).

Printr-un exemplu simplu, funcționarea unui tranzistor ca întrerupător poate fi reprezentată ca un aranjament al unui microfon cu un bec. Microfonul captează sunetul, din acesta apare un curent electric. Acesta curge către tranzistorul cu efect de câmp blocat. Prin prezența sa, curentul pornește dispozitivul, pornind circuitul electric la care este conectat becul. Becul se aprinde atunci când microfonul captează sunetul, dar este aprins de o sursă de curent care nu este conectată la microfon și care este mai puternică.

Modulația este utilizată pentru a controla semnalul informațional. Semnalul controlează frecvența de oscilație. Modulația este utilizată pentru semnalul sonor de înaltă calitate la radio, pentru transmiterea seriilor sonore în emisiunile de televiziune, pentru emisiunile color și pentru semnalul de televiziune de înaltă calitate. Este utilizată oriunde trebuie manipulat material de înaltă calitate.

Ca amplificator, tranzistorul cu efect de câmp funcționează în mod simplist după cum urmează: grafic, orice semnal, în special o serie sonoră, poate fi reprezentat ca o linie întreruptă, unde lungimea sa este timpul, iar înălțimea întreruperilor este frecvența sunetului. Pentru a amplifica sunetul, se aplică o tensiune puternică componentei radio, care dobândește frecvențele necesare, dar cu valori mai mari, prin aplicarea unui semnal slab la contactul de comandă. Cu alte cuvinte, dispozitivul redesenează proporțional linia inițială, dar cu valori de vârf mai mari.

Aplicații ale tranzistorului cu efect de câmp

Primul dispozitiv comercializat care folosea un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control a fost un aparat auditiv . Apariția sa a fost înregistrată în anii cincizeci ai secolului trecut. La scară industrială au fost utilizate în centralele telefonice.

În lumea de astăzi, dispozitivele sunt utilizate în toată ingineria electrică. Datorită dimensiunilor mici și a unei varietăți de caracteristici ale tranzistorului cu efect de câmp, acesta poate fi găsit în aparate de bucătărie, echipamente audio și de televiziune, calculatoare și jucării electronice pentru copii. Acestea sunt utilizate în sistemele de semnalizare atât pentru mecanismele de securitate, cât și pentru alarmele de incendiu.

În fabrici, echipamentele tranzistorizate sunt utilizate pentru regulatoarele de putere ale mașinilor-unelte . În transporturi, de la funcționarea echipamentelor de pe trenuri și locomotive, până la sistemul de injecție a combustibilului din autoturisme. În locuințe și utilități, de la sistemele de dispecerizare la sistemele de control al iluminatului stradal.

Una dintre cele mai importante aplicații ale tranzistorilor este producția de procesoare. De fapt, întregul procesor este format din numeroase componente radio miniaturale. Dar atunci când frecvența de funcționare depășește 1,5 GHz, acestea încep să consume energie într-o avalanșă. Acesta este motivul pentru care producătorii de procesoare au mers pe calea multicore în loc să crească frecvențele de ceas.

Avantaje și dezavantaje ale tranzistorilor cu efect de câmp

Tranzistorii cu efect de câmp cu caracteristicile lor au lăsat mult în urmă alte tipuri de dispozitive. Acestea sunt utilizate pe scară largă în circuitele integrate ca comutatoare.

• cascada de piese consumă puțină energie;
• câștigul este mai mare decât alte tipuri;
• imunitatea ridicată la zgomot este obținută prin absența fluxului de curent în poartă;
• viteză mai mare de pornire/oprire — pot funcționa la frecvențe care nu sunt disponibile pentru alte tranzistoare

• temperatură de fractură mai scăzută decât alte tipuri;
• la 1,5 Hz, consumul de energie începe să crească dramatic;
• sensibilitate la electricitatea statică.

Caracteristicile materialelor semiconductoare luate ca bază a tranzistoarelor cu efect de câmp au permis aplicarea dispozitivelor în gospodărie și producție . Pe baza tranzistoarelor spit au fost create aparate de uz casnic în forma familiară omului modern. Procesarea semnalelor de înaltă calitate, producția de procesoare și alte componente de înaltă precizie este imposibilă fără realizările științei moderne.