Электроника:Полупроводники/Полевые транзисторы/Полевые транзисторы (JFET) – Введение: различия между версиями
Valemak (обсуждение | вклад) (Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Полевые транзисторы...») |
Нет описания правки |
||
| (не показаны 2 промежуточные версии 1 участника) | |||
| Строка 5: | Строка 5: | ||
=Полевые транзисторы (JFET) – Введение<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-5/junction-field-effect-transistors-jfet/ www.allaboutcircuits.com - Introduction to Junction Field-effect Transistors (JFET)]</ref>= | =Полевые транзисторы (JFET) – Введение<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-5/junction-field-effect-transistors-jfet/ www.allaboutcircuits.com - Introduction to Junction Field-effect Transistors (JFET)]</ref>= | ||
Транзистор – это линейный полупроводниковый прибор, регулирующий ток с помощью электрического сигнала небольшой мощности. | [[Транзистор]] – это линейный полупроводниковый прибор, регулирующий ток с помощью электрического сигнала небольшой мощности. [[Транзистор]]ы можно условно разделить на две основные разновидности: биполярные и полевые. В предыдущей главе мы ознакомились с [[биполярными транзисторами]], с помощью меньшего тока управляющими бо́льшим током. В этой главе мы вникнем в общую концепцию ''[[полевого транзистора]]'' – устройства, использующего небольшое напряжение для управления током – а затем сосредоточимся на одном конкретном типе: [[переходном полевом транзисторе]]. В следующей главе мы рассмотрим другой тип [[полевого транзистора]] – вариант с изолированным затвором. | ||
Все полевые транзисторы – не биполярные, но униполярные устройства. То есть основной ток в них состоит либо из | Все [[полевые транзисторы]] – не биполярные, но [[униполярные устройства]]. То есть основной ток в них состоит либо из [[электрон]]ов, проходящих по [[полупроводнику N-типа]], либо из «дырок», проходящих по [[полупроводнику P-типа]]. Это становится более очевидным, если взглянуть на физическую схему устройства: | ||
== N-канальный переходной полевой транзистор (JFET) == | == N-канальный переходной полевой транзистор (JFET) == | ||
[[File:III-05_1_1.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' N-канальный полевой транзистор (JFET).|alt=Рис. 1. N-канальный полевой транзистор (JFET).]] | <div id="pic1"> | ||
[[File:III-05_1_1.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' [[N-канальный полевой транзистор]] ([[JFET]]).|alt=Рис. 1. N-канальный полевой транзистор (JFET).]] | |||
</div> | |||
В ''JFET'' (от англ. '''''j'''unction '''f'''ield-'''e'''ffect '''t'''ransistor'' – т.е. дословно ''переходной транзистор с полевым эффектом'') управляемый ток проходит от | В ''[[JFET]]'' (от англ. '''''j'''unction '''f'''ield-'''e'''ffect '''t'''ransistor'' – т.е. дословно ''[[переходной транзистор с полевым эффектом]]'') управляемый ток проходит от [[исток]]а к [[сток]]у или от [[сток]]а к [[исток]]у, в зависимости от обстоятельств. Управляющее напряжение прикладывается между [[затвор]]ом и [[исток]]ом. Обратите внимание – ток не должен проходить через [[P-N-переход]] на своём пути между [[исток]]ом и [[сток]]ом: весь путь (называемый каналом) представляет собой непрерывный блок полупроводникового материала. На [[#pic1|рисунке 1]] выше этот канал представляет собой [[полупроводник N-типа]]. Также производятся [[полевые транзисторы с каналом P-типа]]: | ||
== P-канальный переходной полевой транзистор JFET == | == P-канальный переходной полевой транзистор JFET == | ||
[[File:III-05_1_2.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' P-канальный полевой транзистор (JFET).|alt=Рис. 2. P-канальный полевой транзистор (JFET).]] | [[File:III-05_1_2.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' [[P-канальный полевой транзистор]] ([[JFET]]).|alt=Рис. 2. P-канальный полевой транзистор (JFET).]] | ||
Как правило, чаще используются N-канальные JFET, нежели P-канальные. Причины этого связаны с некоторыми «тёмными пятнами» в теории полупроводников, которые я бы предпочел здесь и сейчас не обсуждать. Как и в случае с биполярными транзисторами, я считаю, что лучший способ ввести в тему использования полевых транзисторов – это избегать теории, насколько возможно, и вместо этого сосредоточиться на нюансах их работы. Единственное практическое различие между полевыми транзисторами с N- и P-каналом, которое вас сейчас должно заботить – это смещение P-N- | Как правило, чаще используются [[N-канальные JFET]], нежели P-канальные. Причины этого связаны с некоторыми «тёмными пятнами» в теории полупроводников, которые я бы предпочел здесь и сейчас не обсуждать. Как и в случае с [[биполярными транзисторами]], я считаю, что лучший способ ввести в тему использования [[полевых транзисторов]] – это избегать теории, насколько возможно, и вместо этого сосредоточиться на нюансах их работы. Единственное практическое различие между [[полевыми транзисторами]] с N- и P-каналом, которое вас сейчас должно заботить – это смещение [[P-N-переход]]а между [[затвор]]ом и каналом. | ||
При отсутствии напряжения между | При отсутствии напряжения между [[затвор]]ом и [[исток]]ом канал представляет собой открытую широкую магистраль для протекания тока. Однако, если между [[затвор]]ом и [[исток]]ом подаётся напряжение такой полярности, что оно смещает [[P-N-переход]] в обратном направлении, ток между соединениями [[исток]]а и [[сток]]а становится ограниченным или регулируемым, как и в [[биполярных транзисторах]] с заданной величиной базового тока. Максимальное напряжение [[затвор]]/[[исток]] «отсекает» весь ток, протекающий через [[исток]] и [[сток]], тем самым вынуждая [[полевой транзистор]] перейти в режим отсечки. Это происходит из-за того, что область обеднения [[P-N-переход]]а расширяется под действием напряжения обратного смещения, в конечном итоге занимая всю ширину канала, если напряжение достаточно велико. Это можно сравнить с уменьшением потока воды в резиновом шланге, если его сдавить: при достаточном усилии шланг сжат настолько, что подача жидкости полностью перекрыта. | ||
[[File:III-05_1_3.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Аналогия с передавливанием гибкого шланга для иллюстрации работы полевого транзистора.|alt=Рис. 3. Аналогия с передавливанием гибкого шланга для иллюстрации работы полевого транзистора.]] | [[File:III-05_1_3.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Аналогия с передавливанием гибкого шланга для иллюстрации работы [[полевого транзистора]].|alt=Рис. 3. Аналогия с передавливанием гибкого шланга для иллюстрации работы полевого транзистора.]] | ||
Обратите внимание на то, что это рабочее поведение прямо противоположно биполярному переходному транзистору. Биполярные транзисторы обычно выключены: нет тока через базу – нет тока в | Обратите внимание на то, что это рабочее поведение прямо противоположно [[биполярному переходному транзистору]]. [[Биполярные транзисторы]] обычно выключены: нет тока через базу – нет тока в [[коллектор]]е или [[эмиттер]]е. С другой стороны, нормальное состояние [[полевых транзисторов]] – включённое: отсутствие напряжения, приложенного к [[затвор]]у, обеспечивает максимальный ток, проходящий через [[исток]] и [[сток]]. Также обратите внимание, что величина тока, допустимого в [[JFET]], определяется сигналом напряжения, а вовсе не сигналом тока, как в случае с [[биполярными транзисторами]]. Фактически, при обратном смещении [[P-N-переход]]а [[затвор]]/[[исток]] должен наблюдаться почти нулевой ток в переходе затвора. По этой причине [[JFET]] классифицируется как устройство, управляемое напряжением, а [[биполярный транзистор]] как устройство, управляемое током. | ||
Если P-N-переход затвор/исток смещён в прямом направлении с небольшим напряжением, канал JFET будет «приоткрыт» несколько больше, пропуская больше тока. Однако P-N-переход JFET не предназначен для обработки какого-либо значительного тока, поэтому не рекомендуется смещать переход в прямом направлении ни при каких обстоятельствах. | Если [[P-N-переход]] [[затвор]]/[[исток]] смещён в прямом направлении с небольшим напряжением, канал [[JFET]] будет «приоткрыт» несколько больше, пропуская больше тока. Однако [[P-N-переход]] [[JFET]] не предназначен для обработки какого-либо значительного тока, поэтому не рекомендуется смещать переход в прямом направлении ни при каких обстоятельствах. | ||
Это очень краткий пересказ принципов работы JFET. В следующем разделе мы рассмотрим JFET в качестве переключающего устройства. | Это очень краткий пересказ принципов работы [[JFET]]. В следующем разделе мы рассмотрим [[JFET]] в качестве переключающего устройства. | ||
=См.также= | =См.также= | ||
=Внешние ссылки= | =Внешние ссылки= | ||
| Строка 39: | Строка 41: | ||
<references /> | <references /> | ||
{{Навигационная таблица/Электроника | {{Навигационная таблица/Портал/Электроника}} | ||
Текущая версия от 21:44, 22 мая 2023
Полевые транзисторы (JFET) – Введение[1]
Транзистор – это линейный полупроводниковый прибор, регулирующий ток с помощью электрического сигнала небольшой мощности. Транзисторы можно условно разделить на две основные разновидности: биполярные и полевые. В предыдущей главе мы ознакомились с биполярными транзисторами, с помощью меньшего тока управляющими бо́льшим током. В этой главе мы вникнем в общую концепцию полевого транзистора – устройства, использующего небольшое напряжение для управления током – а затем сосредоточимся на одном конкретном типе: переходном полевом транзисторе. В следующей главе мы рассмотрим другой тип полевого транзистора – вариант с изолированным затвором.
Все полевые транзисторы – не биполярные, но униполярные устройства. То есть основной ток в них состоит либо из электронов, проходящих по полупроводнику N-типа, либо из «дырок», проходящих по полупроводнику P-типа. Это становится более очевидным, если взглянуть на физическую схему устройства:
N-канальный переходной полевой транзистор (JFET)
В JFET (от англ. junction field-effect transistor – т.е. дословно переходной транзистор с полевым эффектом) управляемый ток проходит от истока к стоку или от стока к истоку, в зависимости от обстоятельств. Управляющее напряжение прикладывается между затвором и истоком. Обратите внимание – ток не должен проходить через P-N-переход на своём пути между истоком и стоком: весь путь (называемый каналом) представляет собой непрерывный блок полупроводникового материала. На рисунке 1 выше этот канал представляет собой полупроводник N-типа. Также производятся полевые транзисторы с каналом P-типа:
P-канальный переходной полевой транзистор JFET
Как правило, чаще используются N-канальные JFET, нежели P-канальные. Причины этого связаны с некоторыми «тёмными пятнами» в теории полупроводников, которые я бы предпочел здесь и сейчас не обсуждать. Как и в случае с биполярными транзисторами, я считаю, что лучший способ ввести в тему использования полевых транзисторов – это избегать теории, насколько возможно, и вместо этого сосредоточиться на нюансах их работы. Единственное практическое различие между полевыми транзисторами с N- и P-каналом, которое вас сейчас должно заботить – это смещение P-N-перехода между затвором и каналом.
При отсутствии напряжения между затвором и истоком канал представляет собой открытую широкую магистраль для протекания тока. Однако, если между затвором и истоком подаётся напряжение такой полярности, что оно смещает P-N-переход в обратном направлении, ток между соединениями истока и стока становится ограниченным или регулируемым, как и в биполярных транзисторах с заданной величиной базового тока. Максимальное напряжение затвор/исток «отсекает» весь ток, протекающий через исток и сток, тем самым вынуждая полевой транзистор перейти в режим отсечки. Это происходит из-за того, что область обеднения P-N-перехода расширяется под действием напряжения обратного смещения, в конечном итоге занимая всю ширину канала, если напряжение достаточно велико. Это можно сравнить с уменьшением потока воды в резиновом шланге, если его сдавить: при достаточном усилии шланг сжат настолько, что подача жидкости полностью перекрыта.
Обратите внимание на то, что это рабочее поведение прямо противоположно биполярному переходному транзистору. Биполярные транзисторы обычно выключены: нет тока через базу – нет тока в коллекторе или эмиттере. С другой стороны, нормальное состояние полевых транзисторов – включённое: отсутствие напряжения, приложенного к затвору, обеспечивает максимальный ток, проходящий через исток и сток. Также обратите внимание, что величина тока, допустимого в JFET, определяется сигналом напряжения, а вовсе не сигналом тока, как в случае с биполярными транзисторами. Фактически, при обратном смещении P-N-перехода затвор/исток должен наблюдаться почти нулевой ток в переходе затвора. По этой причине JFET классифицируется как устройство, управляемое напряжением, а биполярный транзистор как устройство, управляемое током.
Если P-N-переход затвор/исток смещён в прямом направлении с небольшим напряжением, канал JFET будет «приоткрыт» несколько больше, пропуская больше тока. Однако P-N-переход JFET не предназначен для обработки какого-либо значительного тока, поэтому не рекомендуется смещать переход в прямом направлении ни при каких обстоятельствах.
Это очень краткий пересказ принципов работы JFET. В следующем разделе мы рассмотрим JFET в качестве переключающего устройства.
См.также
Внешние ссылки
