Полевые транзисторы и принцип их работы

Видео: Устройство и принцип работы полевого моп (mosfet) транзистора

Полевыми транзисторами называются такие полупроводниковые приборы, принцип работы которых основывается на модуляции сопротивления поперечным электрическим полем полупроводникового материала.

Отличительная особенность приборов данного типа заключается в том, что полевые транзисторы имеют высокий коэффициент усиления напряжения и высокое входящее сопротивление.

У данных устройств в создании электрического тока принимают участие лишь носители однотипного заряда (электроны).

Существуют полевые транзисторы двух типов:

- имеющие структуру МДП, т.е. металл, затем следует диэлектрик, потом полупроводник (МДП)-

- имеющие управляющий p-n-переход.

В состав самого простого полевого транзистора входит пластина, изготовленная из полупроводникового материала, обладающего одним лишь p-n-переходом в центре и невыпрямляющимися контактами по краям.

Электрод у такого прибора, по которому к проводящему каналу проходят носители заряда, называется истоком, а электрод, по которому электроды выходят из канала – стоком.

Иногда случается, что такие мощные ключевые устройства выходят со строя. Поэтому во время ремонта какой-либо электронной аппаратуры часто необходима проверка полевого транзистора.

Для этого необходимо выпаять прибор, т.к. на электронной схеме его проверить не удастся. И затем, следуя определенным инструкциям, приступить к проверке.

Полевые транзисторы имеют два режима работы – динамический и ключевой.

Ключевой режим работы транзистора – это такой, при котором транзистор находится в двух состояниях – в полностью открытом либо в полностью закрытом. Но при этом промежуточное состояние, когда компонент открыт частично, отсутствует.

В идеальном случае, когда транзистор "открыт", т.е. находится в так называемом режиме насыщения, сопротивление между выводами "сток" и "исток" стремится к нулю.

Мощность потери при открытом состоянии представляется произведением напряжения (равного нулю) на величину тока. Следовательно, мощность рассеивания равна нулю.

В режиме отсечки, то есть когда транзистор заперт, сопротивление его между "сток/исток"-выводами стремится к бесконечности. Теряемая мощность при закрытом состоянии является произведением величины напряжения на значение тока, равное нулю. Соответственно, мощность потери = 0.

Видео: Полевые транзисторы. Принцип действия, параметры и характеристики

Получается так, что в ключевом режиме мощность потери транзисторов равна нулю.

На практике, при открытом транзисторе, естественно, некоторое сопротивление "сток/исток" будет присутствовать. При закрытом транзисторе по этим выводам ток небольшой величины все же протекает. Следовательно, в статическом режиме мощность потери в транзисторе минимальна.

А в динамическом, в случае если транзистор закрывается или открывается, его линейную область форсирует рабочая точка, где ток, проходящий через транзистор, условно составляет половину тока стока. Но напряжение "сток/исток" чаще всего достигает половины максимальной величины. Следовательно, динамический режим транзистора обеспечивает выделение огромной мощности потерь, сводящей на "нет" замечательные свойства ключевого режима.

Но, в свою очередь, длительное нахождение транзистора в динамическом режиме гораздо меньше, чем длительность пребывания в режиме статики. В результате чего коэффициент полезного действия транзисторного каскада, который работает в ключевом режиме, весьма высок и может оказаться от девяноста трех до девяноста восьми процентов.

Полевые транзисторы, которые работают в вышеуказанном режиме, имеют достаточно широкое применение в силовых преобразовательных установках, в источниках импульсного электропитания, в выходных каскадах определенных передатчиков и пр.