Рис. 4.22. Конечная схема усилителя на транзисторе
Измерение транзисторов
Сложно определить с первого раза коэффициент β транзистора. Иногда, у вас в руках могут оказаться компоненты сомнительного происхождения или от старой электронной схемы. Многие современные мультиметры имеют функцию тестирования транзистора для определения типа, NPN или PNP, и его значения β. На мультиметре существует ряд отверстий, обозначенных буквами Е, В, С, в которые подключаются компоненты для тестирования.
Подключив выводы компонента в отверстия, поворачиваем центральный переключатель в положение NPN или PNP, на дисплее должно появиться значение β. Если ничего не происходит, если значение равно нулю или если дисплей мигает, убедитесь в правильном подключении транзистора или попробуйте другую конфигурацию. Методом проб и ошибок попытайтесь попробовать все комбинации, чтобы убедиться в работе биполярного транзистора.
Рис. 4.23. Тестирование транзистора с помощью функции тестирования на мультиметре
Полевой транзистор
Полевой транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, полученное путем комбинирования полупроводниковых материалов, однако он отличается от биполярного транзистора. В полевых транзисторах имеется основной канал, в котором течет ток, и два электрода в центральной области, образованные из полупроводника, образующего p-n-переход и сходного по поведению с диодом. Когда p-n-переход смещен в обратном направлении, это может ограничить или предотвратить прохождение тока в основном канале.
Данный принцип действия сравним с принципом работы крана, открытие которого управляется потоком воды, а не поворотом ручки. Три вывода полевого транзистора носят названия сток, исток и затвор. Затвор является управляющим выводом.
Различия с биполярным транзистором:
• полевой транзистор представляет собой устройство, управляемое с помощью приложенного напряжения, а не тока;
• ток течет между стоком и истоком, даже если к затвору не прикладывается напряжение, потому что нет никаких препятствий;
• затвор (почти) не поглощает ток (лишь несколько пикоампер);
• при использовании в качестве усилителя он усиливает незначительно, но не поглощает ток от устройств, подсоединенных на входе (полезен в случае слабых сигналов).
Существуют полевые транзисторы р-типа или n-типа в зависимости от материала, используемого для основного канала.
Рис. 4.24. Некоторые полевые транзисторы и их символы
Режимы работы полевого транзистора отличаются от режимов работы биполярного транзистора:
• линейный режим или омическая область – устройство ведет себя как резистор, значение которого зависит от приложенного напряжения;
• режим насыщения – ток между стоком и истоком регулируется непосредственно напряжением на затворе;
• инверсный режим – когда напряжение на затворе меньше определенного значения, транзистор ведет себя как разомкнутая цепь;
• режим отсечки – когда напряжение между стоком и истоком превышает определенное значение, то управление прекращается, и ток в устройстве течет свободно.
Рис. 4.25. График для полевого транзистора при разных режимах работы (линейный режим обозначен желтым цветом, режим насыщения – зеленым, инверсный режим – серым, режим отсечки – розовым). Для каждой разности потенциалов, приложенной между затвором и истоком, мы имеем разные кривые
Полевые транзисторы имеют пластиковый или металлический корпус, как и биполярные транзисторы. Как и всегда, прежде чем использовать транзистор, проверяем расположение его выводов в техническом описании. Некоторыми распространенными моделями являются 2N5457 или 2N5460. В действительности полевые транзисторы не часто встречаются в продаже и не очень удобны в использовании. В большинстве случаев используются МОП-транзисторы, гораздо более распространенные и более простые в использовании.
МОП-транзистор
МОП-транзисторы (сокращение от «металл-оксид-полупроводник») принадлежат к семейству полевых транзисторов и ведут себя похожим с ними образом. Также они оснащены тремя выводами, называемыми затвором, истокоми стоком. При подаче напряжения на затвор можно контролировать ток, текущий через полупроводник, к которому подключены сток и исток (эта связь также называется каналом).
Через затвор полевого транзистора проходит очень маленький ток (несколько пикоампер), но через МОП-транзистор проходит ток еще меньшей величины, по этой причине входное сопротивление составляет порядка 1014 Ом по сравнению с сопротивлением 109 Ом полевого транзистора. Этот вид транзисторов также изготовлен из полупроводников р-типа и n-типа. Затвор МОП-транзистора электрически изолирован от канала между стоком и истоком и образует своего рода конденсатор. По этой причине МОП-транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству, работать с данными транзисторами стоит с особой осторожностью, чтобы не повредить их простым прикосновением.
В качестве мер предосторожности можно использовать специальные антистатические браслеты, которые заземляются с помощью проводов через кран, батареи и т. д. Для заземления можно использовать даже небольшой металлический шкаф.
Существует два вида технологий, по которым производят МОП-транзисторы: технология насыщения и технология истощения; для каждой технологии есть два варианта конструкции: N-канальная и Р-канальная.
Рис. 4.26. Символы МОП-транзисторов в схемах цепей, конструкции с каналом n-типа и р-типа для технологии насыщения и истощения
МОП-транзистор по технологии истощения всегда пропускает ток между стоком и истоком, в то время как в транзисторах, изготовленных по технологии насыщения, канал между стоком и истоком закрыт до тех пор, пока на затвор не подастся напряжение. В следующей таблице приведены различные модели поведения. Из таблицы следует, что устройства с каналом N-типа более доступны для использования, поскольку они требуют положительного напряжения, прикладываемого между затвором и истоком, которое колеблется в пределах от 0 В до напряжения в источнике питания. В устройствах с каналом Р-типа напряжение между затвором и истоком должно быть отрицательным.
