КОРОТКО О ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

В этом полупроводниковом приборе управление рабочим током осуществляется не током во входной (базовой) цепи, как в биполярном транзисторе, а воздействием на носители тока электрического поля. Отсюда и название транзистора «полевой».

Схематическое устройство и конструкция полевого транзистора с р-n переходом показаны на рис. 91. Основой такого транзистора служит пластина кремния с электропроводностью типа n, в которой имеется тонкая область с электропроводностью типа p. Пластину прибора называют затвором, а область типа p в ней - каналом.

С одной стороны канал заканчивается истоком, с другой стоком - тоже областью типа р, но с повышенной концентрацией дырок. Между затвором и каналом создается р-n переход. От затвора, истока и стока сделаны контактные выводы.

Если к истоку подключить положительный, а к стоку - отрицательный полюсы батареи питания (на рис. 91 - батарея GB), то в канале появится ток, создающийся движением дырок от истока к стоку. Этот ток, называемый током стока Iс, зависит не только от напряжения этой батареи, но и от напряжения, действующего между источником и затвором (на рис. 91 - элемент G). И вот почему. Когда на затворе относительно истока действует положительное закрывающее напряжение, обедненная область р-n перехода расширяется (на рис. 91 показано штриховыми линиями). От этого канал сужается, его сопротивление увеличивается, из-за чего ток стока уменьшается. С уменьшением положительного напряжения на затворе обедненная область р-n перехода, наоборот, сужается, канал расширяется, и ток снова увеличивается. Если на затвор вместе с положительным напряжением смещения подавать низкочастотный или высокочастотный сигнал, в цепи стока возникнет пульсирующий ток, а на нагрузке, включенной в эту цепь, - напряжение усиленного сигнала.

Так, в упрощенном виде устроены и работают полевые транзисторы с каналом типа р, например транзисторы КП102, КП103 (буквы К и П означают «кремниевый полевой»).

Принципиально так же устроен и работает полевой транзистор с каналом типа n. Затвор транзистора такой структуры обладает дырочной электропроводностью, поэтому на него относительно истока должно подаваться отрицательное напряжение смещения, а на сток (тоже относительно истока) - положительное напряжение источника питания. На условном графическом изображении полевого транзистора с каналом типа n стрелка на линии затвора направлена в сторону истока, а не от истока, как в обозначении транзистора с каналом типа р.

Полевой транзистор - тоже трехэлектронный прибор. Поэтому его, как и биполярный транзистор, включать в усилительный каскад можно тремя способами: по схеме общего стока (ОС), по схеме общего истока (ОИ) и по схеме общего затвора (ОЗ). В радиолюбительской практике применяют в основном только первые два способа включения, позволяющие с наибольшей эффективностью использовать полевые транзисторы.

Усилительный каскад на полевом транзисторе обладает очень большим, исчисляемым мегаомами, входным сопротивлением. Это позволяет подавать на его вход высокочастотные и низкочастотные сигналы от источников с большим внутренним сопротивлением, например от пьезокерамического звукоснимателя, не опасаясь искажения или ухудшения усиления входного сигнала. В этом главное преимущество полевых транзисторов по сравнению с биполярными.

Усилительные свойства полевого транзистора характеризуют крутизной характеристики S - отношением изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора, включенного по схеме ОИ.

Рис. 91. Схематическое устройство, графическое изображение и конструкция полевого транзистора с каналом типа р

Численное значение параметра S выражают в миллиамперах на вольт; для различных транзисторов оно может составлять от 0,1-0,2 до 10-15 мА/В и больше. Чем больше крутизна, тем большее усиление сигнала может дать транзистор.

Другой параметр полевого транзистора - напряжение отсечки Uзиотс. Это обратное напряжение на р-n переходе затвор-канал, при котором ток через этот переход уменьшается до нуля. У различных транзисторов напряжение отсечки может составлять от 0,5 до 10 В.

Эти параметры, а также предельно допустимые эксплуатационные параметры работы некоторых полевых транзисторов широкого применения сведены в табл. 8 (в конце книги).

Вот то наиболее существенное, что вкратце можно рассказать о полевых транзисторах.

В этой беседе было рассказано в основном лишь о пяти видах полупроводниковых приборов: сплавном и точечном диодах, стабилитроне, биполярном и полевом транзисторах. Это, пожалуй, наиболее «ходовые» элементы любительских радиотехнических устройств. Но не единственные! В «семейство» полупроводниковых диодов, используемых радиолюбителями для своих конструкций, входят и такие приборы, как, например, фотодиоды, фоторезисторы, фототранзисторы. Об устройстве и принципах работы этих и некоторых других полупроводниковых приборов я буду рассказывать применительно к их практическому использованию. А микросхемам и применению их в радиолюбительских конструкциях будет посвящена специальная беседа.

Но в этой беседе я совсем не коснулся тех мер предосторожности, которые необходимо предпринимать при монтаже полупроводниковых приборов, особенно маломощных биполярных и полевых транзисторов, чтобы не повредить их. Расскажу об этом в беседе «Твоя мастерская».