Так как напряжение смещения между затвором и истоком равно нулю, то режим покоя транзистора VT характеризуется положением точки А на сток-затворной характеристике при UЗИ=0 (рис.8, б).
В этом случае при поступлении на вход усилителя переменного гармонического (то есть синусоидального) напряжения UЗИ с амплитудой UmЗИ положительный и отрицательный полупериоды этого напряжения будут усиливаться неодинаково: при отрицательном полупериоде входного напряжения UЗИ амплитуда переменной составляющей тока стока I'mc будет больше, чем при положительном полупериоде (I''mc), так как крутизна сток-затворной характеристики на участке АВ больше по сравнению с крутизной на участке АС: Вследствие этого форма переменной составляющей тока стока и создаваемого им переменного напряжения на нагрузке UВЫХ будет отличаться от формы входного напряжения, то есть возникнут искажения усиливаемого сигнала.
Для уменьшения искажений сигнала при его усилении необходимо обеспечить работу полевого транзистора при постоянной крутизне его сток-затворной характеристики, то есть на линейном участке этой характеристики.
С этой целью в цепь истока включают резистор Rи (рис.9, а).
Рис. 9 Схема усилителя на полевом транзисторе с управляющем р-n- переходом с цепью автоматического смещения а) и графики, поясняющие его работу б)
Рис 10 Схема усилителя на полевом транзисторе МПД-типа
Протекающий через резистор ток стока IС0 создает на нем напряжениеи=IС0Rи, которое прикладывается между истоком и затвором, включая ЭДП, образованный между областями затвора и истока, в обратном направлении. Это приводит к уменьшению тока стока и режим работы будет характеризоваться в этом случае точкой А' (рис.9, б).
Чтобы не происходило уменьшения коэффициента усиления, параллельно резистору Rи подключают конденсатор Си большой емкости, который устраняет отрицательную обратную связь по переменному току, образуемую переменным напряжением на резисторе Rи. В режиме, характеризуемом точкой А', крутизна сток-затворной характеристики при усилении переменного напряжения остается примерно одинаковой при усилении положительных и отрицательных полупериодов входного напряжения, вследствие чего искажения усиливаемых сигналов будут незначительны (участки A'В' и А'С' примерно равны).
Если в режиме покоя напряжение между затвором и истоком обозначить UЗИО, а протекающий через ПТ ток стока IС0, то сопротивление резистора Rи (в омах) можно рассчитать по формуле: Rи =1000 UЗИО/IС0,в которую ток стока IС0 подставляется в миллиамперах.
В схеме усилителя, приведенной на рис.8, используется ПТ с управляющим p-n-переходом и каналом р-типа. Если в качестве ПТ применяется аналогичный транзистор, но с каналом n-типа, схема остается прежней, а изменяется лишь полярность подключения источника питания.
Еще большее входное сопротивление имеют усилители, выполненные на полевых МДП-транзисторах с индуцированным, или встроенным каналом. При постоянном токе входное сопротивление таких усилителей может превышать 100 МОм. Так как напряжения их затвора и стока имеют одинаковую полярность, для обеспечения необходимого напряжения смещения в цепи затвора можно использовать напряжение источника питания GC подключив его к делителю напряжения, включенному на входе транзистора таким образом, как показано на рис.10.
4.2 Усилители с общим стоком
Схема усилителя на ПТ с общим стоком аналогична схеме усилителя с общим коллектором. На рис.11, а приведена схема усилители с общим стоком на ПТ с управляющим р-n-переходом и каналом р-типа.
Рис. 11 Схема истокового повторителя а) и графики напряжений и токав его цепях б)
Резистор Rи включен в цепь истока, а сток прямо подключен к отрицательному полюсу источника питания. Поэтому ток стока, зависящий от входного напряжения, создает падение напряжения только на резисторе Rи. Работа каскада поясняется графиками, приведенными на рис.11, б для случая, когда входное напряжение имеет синусоидальную форму. В исходном состоянии через транзистор протекает ток стока IС0, который на резисторе Rи создает напряжение UИ0 (UВЫХ0). В течение положительного полупериода входного напряжения обратное смещение между затвором и истоком увеличивается, что приводит к уменьшению тока стока и абсолютной величины напряжения на резисторе Rи. В отрицательный полупериод входного напряжения, наоборот, напряжение смещения затвора уменьшается, ток стока и абсолютная величина напряжения на резисторе Rи увеличиваются. Вследствие этого выходное напряжение, снимаемое с резистора Rи, т.е. с истока ПТ (рис.11, б), имеет такую же форму, что и входное напряжение.
В связи с этим усилители с общим стоком получили название истоковых повторителей (напряжение истока по форме и значению повторяет входное напряжение).
Заключение
Полевой транзистор - это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей заряда, протекающим через токопроводящий канал, и управляемым электрическим полем.
Полевой транзистор в отличие от биполярного иногда называют униполярным, т.к. его работа основана только на основных носителях заряда либо электронов, либо дырок. Вследствие этого в полевом транзисторе отсутствуют процессы накопления и рассасывания объемного заряда неосновных носителей, оказывающих заметное влияние на быстродействие биполярного транзистора.
Основным процессом переноса носителей заряда, образующим ток полевого транзистора, является дрейф в электрическом поле. Проводящий слой, в котором создается рабочий ток полевого транзистора, называется токопроводящим каналом.
Полевой транзистор с изолированным затвором это полупроводниковый прибор, в котором управляющий электрод отделен от токопроводящего канала слоем диэлектрика.
В отличие от полевого транзистора с управляющим p n-переходом входное сопротивление полевого транзистора с изолированным затвором остается очень большим при любой полярности поданного на вход напряжения.
Полевые транзисторы со встроенным каналом могут работать как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения канала свободными носителями заряда.
Полевые транзисторы с индуцированным каналом могут работать только в режиме обогащения.
Основными достоинствами полевого транзистора являются его большое сопротивление по постоянному току и высокая технологичность. Последнее обусловливает широкое применение полевых транзисторов при разработке микросхем.
Целью курсовой работы являлось изучение полевых транзисторов с изолированным затвором.
В соответствии с целью были выполнены следующие задачи:
- подобрана литература по теме реферата;
- изучено полевой транзистор с управляющим p-n-переходом;
- изучен полевой транзистор с изолированным затвором;
- изучены главные преимущества и недостатки полевых транзисторов;
- изучены усилители на полевых транзисторах.
Исходя из вышесказанного, цель данной курсовой работы считаем достигнутой.
Список литературы
1. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 ч. часть 2. учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов. Люберцы: Юрайт, 2016. 421 c.
2. Новожилов, О.П. Электротехника и электроника: Учебник для бакалавров / О.П. Новожилов. М.: Юрайт, 2013. 653 c.
3. Новожилов, О.П. Электротехника и электроника 2-е изд., испр. и доп. учебник для бакалавров / О.П. Новожилов. Люберцы: Юрайт, 2016. 653 c.
4. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 т. учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов. Люберцы: Юрайт, 2015. 804 c.
5. Опадчий, Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров. М.: Гор. линия-Телеком, 2007. 768 c.
6. Партала, О.Н. Цифровая электроника / О.Н. Партала. М.: Наука, 2001. 224 c.
7. Пихтин, А.Н. Квантовая и оптическая электроника: Учебник / А.Н. Пихтин. М.: Абрис, 2012. 656 c.
8. Платт, Ч. Электроника для начинающих / Ч. Платт; Пер. с англ. Б. Бондаренко. СПб.: БХВ-Петербург, 2013. 480 c.
9. Ревич, Ю.В. Занимательная электроника. 3-е изд., перераб., и доп / Ю.В. Ревич. СПб.: BHV, 2016. 576 c.