Польовий транзистор-це електронний прилад, який використовується для посилення та комутації електричних сигналів. На відміну від біполярного транзистора, польовий транзистор управляється електричним полем, що робить його більш ефективним і потужним. Схеми включення польового транзистора являють собою способи з'єднання його висновків з іншими елементами ланцюга для досягнення певних характеристик і функціональності.
Основні види схем включення польового транзистора включають в себе підсилювальні, комутаційні і стабілізаторні схеми. Підсилювальні схеми використовуються для посилення сигналів, комутаційні – для перемикання між двома станами (відкрито і закрито), а стабілізаторні – для забезпечення стабільної напруги або струму.
Найбільш поширені схеми включення польового транзистора включають схему із загальним джерелом, із загальним стоком і із загальним затвором. Схема із загальним джерелом є найпоширенішою і забезпечує високу Генеральну амплітуду і рівень імпедансу. Схема із загальним стоком відрізняється високим вхідним опором і низьким рівнем спотворень. Схема із загальним затвором забезпечує високий вхідний опір і низький рівень спотворень, а також високу ступінь посилення.
Принцип роботи польового транзистора заснований на зміні струму через канал під впливом електричного поля, створюваного на затворі. При подачі позитивного напруги на затвор, канал закривається і струм припиняється. При подачі негативної напруги канал відкривається, і струм починає проходити. Таким чином, польові транзистори дозволяють ефективно управляти електричними сигналами і застосовуються в широкому спектрі пристроїв і схем, включаючи підсилювачі, Комутатори, стабілізатори і т. д.
Види схем включення польового транзистора
1. Схема із загальним витоком.
У цій схемі польовий транзистор підключається між джерелом живлення і навантаженням, а сигнал подається на керуючий електрод. Ця схема забезпечує високе посилення напруги і низький вихідний опір. Однак, вона має обмежену смугу пропускання і може бути нестійкою при відсутності зворотного зв'язку.
2. Схема із загальним затвором.
У цій схемі польовий транзистор підключається між навантаженням і заземленням, а сигнал подається на керуючий електрод. Схема забезпечує високий вхідний опір і велику смугу пропускання, але має низьке посилення напруги. Вона також може бути нестійкою і більш гучною, ніж схема із загальним витоком.
3. Схема із загальним стоком.
У цій схемі польовий транзистор підключається між джерелом живлення і навантаженням, а сигнал подається на керуючий електрод. Схема забезпечує високе посилення напруги і низький вихідний опір. Вона також має велику смугу пропускання і високу стабільність, але має низький вхідний опір.
4. Схема зі зворотним зв'язком.
У цій схемі польовий транзистор підключається зі зворотним зв'язком, яка дозволяє контролювати посилення сигналу і стабілізувати роботу пристрою. Ця схема забезпечує високу стабільність і лінійність, але має більш складну конструкцію і може вимагати додаткових елементів.
Кожна з цих схем має свої переваги і недоліки, і вибір певної схеми включення польового транзистора залежить від необхідних характеристик і умов його використання.
Визначення та принцип роботи
Принцип роботи польового транзистора заснований на зміні електричного струму всередині його структури під впливом електричного поля, яке створюється на затворі. Зміна напруги на затворі дозволяє управляти електричним струмом між джерелом і стоком. Таким чином, польові транзистори мають властивості електронного "вимикача" або "підсилювача", які дозволяють використовувати їх у різних схемах електронних пристроїв.
Існують різні варіанти схем включення польових транзисторів, такі як: з'єднання " затвор-джерело "(common-source)," витік-затвор "(common-drain) і" витік-затвор " (common-gate). Кожна з цих схем має свої особливості і призначена для реалізації певних функцій в пристроях.
| Схема включення | Опис |
|---|---|
| З'єднання "затвор-джерело" | Вхідна схема, що дозволяє управляти струмом на виході і змінювати його рівень. |
| З'єднання "исток-затвор" | Вихідна схема, що забезпечує низький внутрішній опір і стійке посилення сигналу. |
| З'єднання "исток-затвор" | Схема зі зворотним зв'язком, що забезпечує стабільність і точність роботи пристрою. |
Схема " source-follower»
Основний принцип роботи схеми "source-follower" полягає в тому, що транзистор підсилює вхідний сигнал і створює на своєму витоку (або емітер) сигнал, амплітуда якого трохи менше амплітуди вхідного сигналу. Це дозволяє використовувати цю схему в якості буфера, який може збільшити опір навантаження і зменшити відгук навантаження на вхідний сигнал.
Схема "Source-follower" дозволяє підвищити вхідний опір пристрою і значно зменшити вхідну ємність, що робить її ідеальною для застосування в пристроях, що вимагають високої стабільності і низького шуму. Також вона володіє високим коефіцієнтом посилення по напрузі, що дозволяє використовувати цю схему в системах з високою амплітудою сигналу.
| Перевага | Недостатки |
|---|---|
| Високий вхідний опір | Малий коефіцієнт посилення по струму |
| Зменшення вхідної ємності | Вимагає зовнішнього джерела живлення |
| Стабільність роботи |
Схема»common source"
Схема "common source" використовується в багатьох електронних пристроях, таких як підсилювачі, перемикачі, фільтри тощо. Ця схема забезпечує високе посилення струму і вхідний опір, але має низький вихідний опір і обмежену смугу пропускання.
Принцип роботи схеми "common source" полягає в зміні провідності каналу польового транзистора під дією напруги на затворі. При подачі позитивної напруги на затвор канал відкривається і струм починає протікати від джерела до землі. При негативній напрузі на затворі канал закривається і струм перестає протікати.
Схема "common source" має багато переваг, таких як високе посилення сигналу, невеликі спотворення і хороше управління струмом. Однак вона також має деякі недоліки, такі як низький ККД, високий рівень шумів і залежність від температури. Від вибору конкретної схеми залежать характеристики роботи польового транзистора і області його застосування.
Схема»common drain"
Схема "common drain «(загальний стік) також відома як схема із загальним стоком або схема»витік слід навантаженні". У цій схемі джерело транзистора підключається безпосередньо до джерела живлення, а джерело «штовхає» навантаження. Таким чином, керуючий сигнал застосовується до затвора.
Принцип роботи схеми "common drain" заснований на тому, що струм через транзистор визначається сумою двох компонент – струму, що протікає через гетерополярний перехід, і струму, що протікає через метал-напівпровідниковий перехід. Це забезпечує високий вихідний опір схеми і хорошу лінійність роботи.
Схема "common drain" знаходить застосування в різних пристроях, таких як підсилювачі низької частоти, Буфери та інвертори. Вона також широко використовується в мікросхемах, включаючи операційні підсилювачі і схеми пам'яті.
Схема»common gate"
Порівняння та сфери застосування
Схема включення польового транзистора може застосовуватися в різних сферах електроніки та електротехніки. Ось деякі приклади:
Підсилювачі сигналу: Польовий транзистор володіє високим коефіцієнтом посилення сигналу, що робить його широко використовуваним для посилення аудіо - або відеосигналів в радіоапаратурі, телевізійних пристроях і аудіосистемах.
Джерело живлення: Схеми включення польового транзистора можуть бути використані для створення стабільного і надійного джерела постійного струму. Польовий транзистор володіє малим внутрішнім опором і високою ефективністю, що дозволяє використовувати його в схемах перетворення напруги і стабілізації живлення.
Перемикач: Завдяки своїй здатності швидко перемикатися між відкритим і закритим станом, польові транзистори широко застосовуються в електронних пристроях в якості перемикачів. Вони можуть використовуватися для управління електричними ланцюгами, здійснення логічних операцій і контролю інших електронних компонентів.
Приймачі та передавачі: Польові транзистори також знаходять застосування в приймачах і передавачах радіосигналів. Вони можуть бути використані в якості підсилювачів і передавачів сигналу в радіоапаратах і інших пристроях зв'язку.
Крім того, польові транзистори можуть використовуватися в багатьох інших областях електроніки, таких як мікроелектроніка, сонячні батареї, низькочастотні сигнали тощо. Їх широке застосування обумовлено їх зручністю, низькою вартістю і хорошою характеристикою роботи.