Как проверить полевой мощный транзистор: Как проверить полевой транзистор, MOSFET-транзистор.

Как проверить мощный полевой транзистор

В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем. Транзисторами также называются дискретные электронные приборы, которые, выполняя функцию одиночного транзистора, имеют в своем составе много элементов, конструктивно являясь интегральной схемой, например составной транзистор или многие транзисторы большой мощности [2]. В биполярном транзисторе используются полупроводники с обоими типами проводимости, он работает за счет взаимодействия двух, близко расположенных на кристалле, p-n переходов и управляется изменением тока через база-эмиттерный переход, при этом вывод эмиттера всегда является общим для управляющего и выходного токов. В полевом транзисторе используется полупроводник только одного типа проводимости, расположенный в виде тонкого канала, на который воздействует электрическое поле изолированного от канала затвора [3] , управление осуществляется изменением напряжения между затвором и истоком.

Полевой транзистор, в отличие от биполярного, управляется напряжением, а не током.

Поиск данных по Вашему запросу:

Как проверить мощный полевой транзистор

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Что такое полевой транзистор и как его проверить
• Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT или БТИЗ)
• Как проверить полевой МОП (Mosfet) — транзистор цифровым мультиметром
• N канальный полевик. Как проверить полевой транзистор. Проверка полевиков в схеме
• Краткий курс: как проверить полевой транзистор мультиметром на исправность
• Полезные товары
• Проверка полевого транзистора с помощью мультиметра
• Как проверить полевой транзистор
• Как проверить МОП транзистор
• Транзистор

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Полевой ТРАНЗИСТОР

Что такое полевой транзистор и как его проверить

В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем. Транзисторами также называются дискретные электронные приборы, которые, выполняя функцию одиночного транзистора, имеют в своем составе много элементов, конструктивно являясь интегральной схемой, например составной транзистор или многие транзисторы большой мощности [2].

В биполярном транзисторе используются полупроводники с обоими типами проводимости, он работает за счет взаимодействия двух, близко расположенных на кристалле, p-n переходов и управляется изменением тока через база-эмиттерный переход, при этом вывод эмиттера всегда является общим для управляющего и выходного токов.

В полевом транзисторе используется полупроводник только одного типа проводимости, расположенный в виде тонкого канала, на который воздействует электрическое поле изолированного от канала затвора [3] , управление осуществляется изменением напряжения между затвором и истоком.

Полевой транзистор, в отличие от биполярного, управляется напряжением, а не током. К м годам транзисторы, благодаря своей миниатюрности, экономичности, устойчивости к механическим воздействиям и невысокой стоимости практически полностью вытеснили электронные лампы из малосигнальной электроники.

Благодаря своей способности работать при низких напряжениях и значительных токах, транзисторы позволили уменьшить потребность в электромагнитных реле и механических переключателях в оборудовании, а благодаря способности к миниатюризации и интеграции позволили создать интегральные схемы , заложив основы микроэлектроники.

С х в связи с появлением новых мощных транзисторов, стали активно вытесняться электронными устройствами трансформаторы, электромеханические и тиристорные ключи в силовой электротехнике, начал активно развиваться Частотно-регулируемый привод и инверторные преобразователи напряжения. До х гг. В году немецкий физик Карл Фердинанд Браун впервые обнаружил явление односторонней проводимости контакта металл—полупроводник.

В году инженер Гринлиф Виттер Пиккард изобретает точечный полупроводниковый диод-детектор.

В году английский физик Уильям Икклз обнаружил у некоторых полупроводниковых диодов способность генерировать электрические колебания, а инженер Олег Лосев в году самостоятельно разработал диоды, обладающие при некоторых напряжениях смещения отрицательным дифференциальным сопротивлением, с помощью которых впервые успешно использовал усилительные и генераторные свойства полупроводников Кристадинный эффект , в детекторных и гетеродинных радиоприёмниках собственной конструкции.

Особенностью этого периода развития было то, что физика полупроводников была ещё плохо изучена, все достижения являлись следствием экспериментов, учёные затруднялись объяснить, что происходит внутри кристалла, часто выдвигая ошибочные гипотезы.

Потенциальных перспектив полупроводников никто не видел. Первый шаг в создании полевого транзистора сделал австро-венгерский физик Юлий Эдгар Лилиенфельд , который предложил метод управления током в образце путём подачи на него поперечного электрического поля, которое, воздействуя на носители заряда, будет управлять проводимостью.

Однако несмотря на то, что полевые транзисторы основаны на простом электростатическом эффекте поля и по протекающим в них физическим процессам проще биполярных, создать работоспособный образец полевого транзистора долго не удавалось.

Работоспособный полевой транзистор был создан уже после открытия биполярного транзистора. В году Уильям Шокли теоретически описал модель полевого транзистора другого типа, модуляция тока в котором, в отличие от ранее предложенных МДП [8] структур, осуществлялась изменением толщины проводящего канала за счёт расширения или сужения обеднённой области, прилегающего к каналу р-n-перехода.

Это происходило при подаче на переход управляющего напряжения запирающей полярности затворного диода. Первый полевой МДП-транзистор, запатентованный ещё в е годы и сейчас составляющий основу компьютерной индустрии, впервые был создан в году после работ американцев Канга и Аталлы, предложивших в качестве слоя затворного диэлектрика формировать на поверхности кремниевого кристалла с помощью окисления поверхности кремния тончайший слой диоксида кремния , изолирующий металлический затвор от проводящего канала, такая структура получила название МОП-структура Металл-Окисел-Полупроводник.

В отличие от полевого, первый биполярный транзистор создавался экспериментально, а его физический принцип действия был объяснён уже позднее. Иоффе провёл ряд экспериментов с полупроводниковым устройством, конструктивно повторяющим точечный транзистор на кристалле карборунда SiC , однако достаточного коэффициента усиления получить тогда не удалось.

Изучая явления электролюминесценции в полупроводниках, Лосев исследовал около 90 различных материалов, особенно выделяя кремний, и в году он вновь упоминает о работах над трёхэлектродными системами в своих записях, но начавшаяся война и гибель инженера в блокадном Ленинграде зимой года привели к тому, что некоторые его работы оказались утеряны и сейчас неизвестно, насколько далеко он продвинулся в создании транзистора. В начале х годов точечные трёхэлектродные усилители изготовили также радиолюбители Ларри Кайзер из Канады и Роберт Адамс из Новой Зеландии, однако их работы не были запатентованы и не подвергались научному анализу [5].

Успеха добилось опытно-конструкторское подразделение Bell Telephone Laboratories фирмы American Telephone and Telegraph , с года в нём, под руководством Джозефа Бекера, работала группа ученых специально нацеленная на создание твердотельных усилителей. До года изготовить полупроводниковый усилительный прибор не удалось предпринимались попытки создания прототипа полевого транзистора.

После войны, в году, исследования возобновились под руководством физика-теоретика Уильяма Шокли , после ещё 2 лет неудач, 16 декабря года, исследователь Уолтер Браттейн , пытаясь преодолеть поверхностный эффект в германиевом кристалле и экспериментируя с двумя игольчатыми электродами, перепутал полярность приложенного напряжения и неожиданно получил устойчивое усиление сигнала.

Последующее изучение открытия, совместно с теоретиком Джоном Бардиным показало, что никакого эффекта поля нет, в кристалле идут ещё не изученные процессы, это был не полевой, а неизвестный прежде, биполярный транзистор.

Узнав об успехе, уже отошедший от дел Уильям Шокли, вновь подключается к исследованиям и за короткое время создает теорию биполярного транзистора, в которой уже наметил замену точечной технологии изготовления, более перспективной, плоскостной.

И все же, мировой сенсации не состоялось, первоначально открытие не оценили по достоинству, ибо первые точечные транзисторы, в сравнении с электронными лампами, имели очень плохие и неустойчивые характеристики. Интересно, что Джон Бардин вскоре был удостоен Нобелевской премии вторично за создание теории сверхпроводимости.

Прибор использовался в качестве смесителя в радиолокационной технике, как два, близких по параметрам, выпрямительных точечных диода, выполненных на одном кристалле германия.

Тогда же Матаре впервые обнаружил влияние тока одного диода на параметры другого и начал исследования в этом направлении. После войны Герберт Матаре, в Париже, встретился с Иоганном Велкером, где оба физика, работая в филиале американской корпорации Westinghouse Electric , продолжили эксперименты над дуодиодом в инициативном порядке.

Серийно выпускаемые фирмой Westinghouse транзитроны, несмотря на то что по качеству они успешно конкурировали с транзисторами, также не смогли завоевать рынок и вскоре работы в этом направлении прекратились [5]. Несмотря на миниатюрность и экономичность, первые транзисторы отличались высоким уровнем шумов, маленькой мощностью, нестабильностью характеристик во времени и сильной зависимостью параметров от температуры.

Точечный транзистор, не являясь монолитной конструкцией, был чувствителен к ударам и вибрациям. Фирма-создатель Bell Telephone Laboratories не оценила перспективы нового прибора, выгодных военных заказов не ожидалось и лицензия на изобретение вскоре начала продаваться всем желающим за 25 тыс. В году был создан плоскостной транзистор, конструктивно представляющий собой монолитный кристалл полупроводника, и примерно в это же время появились первые транзисторы на основе кремния.

Характеристики транзисторов быстро улучшались и вскоре они стали активно конкурировать с электронными радиолампами. Позднее транзисторы заменили вакуумные лампы в большинстве электронных устройств, совершив революцию в создании интегральных схем и компьютеров.

В начале го века транзистор стал одним из самых массовых изделий, производимых человечеством. С появлением интегральных микросхем началась борьба за уменьшение размера элементарного транзистора. В году самые маленькие транзисторы содержали считанные атомы вещества [12]. Транзисторы стали основной частью компьютеров и других цифровых устройств.

В некоторых конструкциях процессоров их количество превышало миллиард штук. Современная технология может оперировать не только электрическим зарядом, но и магнитными моментами, спином отдельного электрона, фононами и световыми квантами, квантовыми состояниями в общем случае.

Помимо основного полупроводникового материала , применяемого обычно в виде легированного в некоторых частях монокристалла, транзистор содержит в своей конструкции металлические выводы, изолирующие элементы, корпус пластиковый, металлостеклянный или металлокерамический. Другие материалы для транзисторов до недавнего времени не использовались. В настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев.

Также имеются отдельные сообщения о транзисторах на основе углеродных нанотрубок [13] , о графеновых полевых транзисторах. Принцип действия и способы применения транзисторов существенно зависят от их типа и внутренней структуры.

По рассеиваемой в виде тепла мощности различают:. Существенное улучшение параметров транзисторов BISS достигнуто за счёт изменения конструкции зоны эмиттера. Такая конструкция транзистора позволяет сократить количество внешних навесных компонентов и минимизирует необходимую площадь монтажа. RET транзисторы применяются для непосредственного подключения к выходам микросхем без использования токоограничивающих резисторов.

Применение гетеропереходов позволяет создавать высокоскоростные и высокочастотные полевые транзисторы, такие как например, HEMT. Но транзисторы почти всех разновидностей имеют только три вывода. Для включения трёхвыводного прибора необходимо один из выводов назначить общим, и, поскольку таких комбинаций может быть только три, то существуют три основные схемы включения транзистора:. Выбор нагрузки транзистора и тока коллектора стока при этом оставляется за разработчиком конечной схемы, в составе которой применяются модуль или микросхема.

Такой подход значительно расширяет рамки применимости модуля или микросхемы за счет небольшого усложнения конечной схемы. Статья с подробным описанием принципа в англоязычном разделе. Существуют экспериментальные разработки полностью цифровых усилителей, на основе ЦАП, состоящих из мощных транзисторов [20] [21].

Транзисторы в таких усилителях работают в ключевом режиме. Транзисторы применяются в качестве активных усилительных элементов в усилительных и переключательных каскадах.

Реле и тиристоры имеют больший коэффициент усиления по мощности, чем транзисторы, но работают только в ключевом переключательном режиме. Вся современная цифровая техника построена, в основном, на полевых МОП металл-оксид-полупроводник -транзисторах МОПТ , как более экономичных, по сравнению с БТ, элементах.

Иногда их называют МДП металл-диэлектрик-полупроводник -транзисторы. Размеры современных МОПТ составляют от 90 до 8 нм [ источник не указан дней ]. На протяжении 60 лет происходит уменьшение размеров миниатюризация МОПТ и увеличение их количества на одном чипе степень интеграции , в ближайшие годы ожидается дальнейшее увеличение степени интеграции транзисторов на чипе см.

Закон Мура. Уменьшение размеров МОПТ приводит также к повышению быстродействия процессоров, снижению энергопотребления и тепловыделения. В настоящее время микропроцессоры Intel собираются на трёхмерных транзисторах 3d транзисторы , именуемых Tri-Gate.

Эта революционная технология позволила существенно улучшить существующие характеристики процессоров. Суть этой технологии в том, что сквозь затвор транзистора проходит особый High-K диэлектрик, который снижает токи утечки.

По принципу управления наиболее родственен электронной лампе полевой транзистор, многие соотношения, описывающие работу ламп, пригодны и для описания работы полевых транзисторов. Это привело к широкому использованию комплементарных схем КМОП. Основные преимущества, которые позволили транзисторам заменить своих предшественников вакуумные лампы в большинстве электронных устройств:. Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

У этого термина существуют и другие значения, см. Транзистор значения. Подробное рассмотрение темы: Изобретение транзистора. Основная статья: Составной транзистор. Дополнительные сведения: Электронная лампа. Транзисторная история. Мощные полевые транзисторы: история, развитие и перспективы. Аналитический обзор. Виртуальный компьютерный музей.

Краткие основы и история развития. На ветвях углеродного дерева вырос небывалый транзистор. Для улучшения этой статьи желательно :. Проставив сноски , внести более точные указания на источники. Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником. Электронные компоненты. Резистор Переменный резистор Подстроечный резистор Варистор Фоторезистор Конденсатор Переменный конденсатор Подстроечный конденсатор Катушка индуктивности Кварцевый резонатор Предохранитель Самовосстанавливающийся предохранитель Трансформатор Мемристор Бареттер.

Электронно-лучевая трубка ЖК-дисплей Светодиод Газоразрядный индикатор Вакуумно-люминесцентный индикатор Блинкерное табло Семисегментный индикатор Матричный индикатор Кинескоп. Терморезистор Термопара Элемент Пельтье. Транзисторные усилители.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT или БТИЗ)

В технике и радиолюбительской практике часто применяются полевые транзисторы. Такие устройства отличаются от обычных, биполярных, транзисторов тем, что в них управление выходным сигналом осуществляется управляющим электрическим полем. Особенно часто используются полевые транзисторы с изолированным затвором. В зависимости от технологии изготовления такие транзисторы могут быть n- или p-канальными. Транзистор n-канального типа состоит из кремниевой подложки с p-проводимостью, n-областей, получаемых путем добавления в подложку примесей, диэлектрика, изолирующего затвор от канала, расположенного между n-областями. К n-областям подсоединяются выводы исток и сток. Под действием источника питания из истока в сток по транзистору может протекать ток.

Перед началом проверки полевых транзисторов рассмотрим, какие .. Теперь можно потренироваться в определении цоколевки мощного транзистора.

Как проверить полевой МОП (Mosfet) — транзистор цифровым мультиметром

Продолжаем рубрику проверки электрорадиоэлементов, и сегодня я представляю первую статью по проверке полевых транзисторов тестером или как сейчас принято говорить — мультиметром. Из этого рисунку видно, что полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с управляющим p-n переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором. Сегодня я вам расскажу, как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом , а в следующем выпуске журнал перейдем к проверке MOSFET транзистора, так что не забываем подписываться на журнал. Форма подписки после статьи. Полевые транзисторы бывают n-канальные и p-канальные. В виду того, что широкое распространение получили n-канальные полевые транзисторы, на их примере и рассмотрим принцип работы полевого транзисторы с управляющим p-n переходом. Итак, транзистор состоит из n-полупроводника с внедренными в него высоколегированными n-областями с большой концентрацией носителей заряда — электронов. Сам полупроводник находится на подложке p-типа, которая соединена с еще одной p-областью. Вместе эти области называются затвором gate.

N канальный полевик. Как проверить полевой транзистор. Проверка полевиков в схеме

В современной электронной аппаратуре, в блоках питания , мониторах, системных платах ПК и другой аппаратуре все чаще находят применение полевые транзисторы. При проведении ремонта мы сталкивается с необходимостью проверки исправности мощных полевых транзисторов. В данной статье даны рекомендации по проверке полевого транзистора и мерах предосторожности при работе с этими компонентами электронных схем. Полевые транзисторы ПТ , благодаря ряду уникальных параметров, в том числе высокому входному сопротивлению, находят широкое применение в блоках питания ПК, телевизоров, мониторов, видеомагнитофонов и другой радиоэлектронной аппаратуры.

Несмотря на свою надёжность, они нередко выходят из строя, что связано с нарушениями режима в их работе.

Краткий курс: как проверить полевой транзистор мультиметром на исправность

Принцип работы IGBT транзисторов основан на применении n-канального МОП-транзистора малой мощности для управления мощным биполярным транзистором. Таким образом, удалось совместить достоинства биполярного и полевого транзистора. Малая управляющая мощность, высокое входное сопротивление, большой уровень пробивных напряжений, малое сопротивление в открытом состоянии — позволяют применять IGBT в цепях с высокими напряжениями и большими токами. Сварочные аппараты, источники бесперебойного питания, приводы электрических двигателей, мощные преобразователи напряжения — вот сфера применения таких элементов. Биполярные транзисторы с изолированным затвором способны коммутировать токи в тысячи ампер, напряжение эмиттер-коллектор может достигать несколько киловольт.

Полезные товары

Для того, чтобы проверить полевой транзистор с управляющим P-N переходом, достаточно вспомнить его внутреннее строение. Теперь давайте вспомним, какой радиоэлемент у нас состоит из P-N перехода? Все верно, это диод. Получается что Затвор и Исток образуют один диод, а Затвор и Сток — другой диод. Сам канал обладает каким-то сопротивлением, а это есть нечто иное как резистор. У нас в гостях уже знакомый вам из прошлой статьи N-канальный полевой транзистор с P-N переходом 2N Впрочем, не так быстро!

Рассмотрены особенности работы полевых транзисторов типа MOSFET. Приведена методика как проверить полевой транзистор р- и n-канального.

Проверка полевого транзистора с помощью мультиметра

Как проверить мощный полевой транзистор

Компьютер — это сложная система, состоящая из отдельных частей. Разбирая, как работают эти отдельные части большие и малые , мы приобретаем знание. Обретая знание, мы получаем шанс помочь своему железному другу-компьютеру, если он вдруг забарахлит.

Как проверить полевой транзистор

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Проверить полевой транзистор MOSFET. Измеряем RDS, сопротивление канала.

В современной электронной аппаратуре все чаще находят применение полевые транзисторы. Разработчики используют их в блоках питания телевизоров, мониторов, видеомагнитофонов и другой аппаратуре. При проведении ремонта мастер сталкивается с необходимостью проверки исправности мощных полевых транзисторов. В статье автор рассказывает, как произвести проверку полевого транзистора с помощью обычного омметра. Полевые транзисторы ПТ , благодаря ряду уникальных параметров, в том числе высокому входному сопротивлению, находят широкое применение в блоках питания телевизоров, мониторов, видеомагнитофонов и другой радиоэлектронной аппаратуры. При ремонте аппаратов, в которых применены полевые транзисторы, у ремонтников очень часто возникает задача проверки целостности и работоспособности этих транзисторов.

Как проверить МОП транзистор?

Как проверить МОП транзистор

Здесь принимаются все самые невообразимые вопросы Главное — не стесняйтесь. Поверьте, у нас поначалу вопросы были еще глупее. Re: проверка полевого транзистора на схеме. Было бы не плохо ещё схему увидеть Ну, если это только один транзистор, то в данном случае его лучше и безопаснее выпаять мощным паяльником и проверить отдельно от платы.

Транзистор

Добрый день! Как проверить полевой транзистор стрелочным мультиметром. Везде где встречал методы проверки используется цифровой мультиметр в режиме прозвонки диодов.

Разбираемся, как проверить полевой транзистор мультиметром или другими приборами

Содержание:

Для тестирования прибора на работоспособность стоит узнать, как проверить полевой транзистор мультиметром – это самый простой и быстрый способ диагностики устройства. Перед тем, как приступить к тестированию прибора на предмет его исправности, необходимо на несколько секунд замкнуть фольгой щупы. Эта манипуляция снимет с него статическое напряжение.

Для проведения проверки подойдет любой цифровой мультиметр, имеющий режим прозвонки диода. Эта функция измеряет изменение напряжение при p-n-переходе. Тестируемая величина будет показана на экране измерительного прибора.

Лучше использовать современные модели мультиметров, имеющие самые различные режимы и работы и удобный экран. Это позволит сделать тестирование более удобным и точным. Подробный алгоритм проверки описан в данной статье. В качестве наглядного примера добавлено два наглядных видеоролика и интересный скачиваемый файл по теме практики.

Устройство транзистора.

Проверка встроенного обратного диода

Практически в любом современном полевом транзисторе, за исключением специальных их типов, параллельно цепи сток-исток включен внутренний «защитный» диод. Наличие этого диода внутри полевика обусловлено особенностями технологии производства мощных транзисторов. Иногда он мешает, считается паразитным, однако в большинстве полевых транзисторов без него, как части цельной структуры электронного компонента, не обойтись.

Следовательно, в исправном полевом транзисторе данный диод тоже должен быть исправным. В n-канальном полевом транзисторе данный диод включен катодом к стоку, анодом — к истоку, а в p-канальном — анодом к стоку, катодом — к истоку. Включите мультиметр в режим «прозвонки» диодов. Если полевой транзистор является n-канальным, то красный щуп мультиметра приложите к его истоку (source), а черный — к стоку (drain).

Транзисторы являются одними из самых широко применяемых радиоэлементов. Несмотря на свою надёжность, они нередко выходят из строя, что связано с нарушениями режима в их работе. При этом поиск неисправного элемента в связи со спецификой устройства полевого транзистора вызывает определённые трудности.

Обычно сток находится посередине и соединен с проводящей подложкой транзистора, а истоком является правый вывод (уточните это в datasheet). В случае если внутренний диод исправен, на дисплее мультиметра отобразится прямое падение напряжения на нем – в районе 0,4-0,7 вольт. Если теперь положение щупов изменить на противоположное, то прибор покажет бесконечность. Если все так, значит внутренний диод исправен.

Порядок измерений.

Проверка цепи сток-исток

Полевой транзистор управляется электрическим полем затвора. И если емкость затвор-исток зарядить, то проводимость в направлении сток-исток увеличится. Итак, если транзистор является n-канальным, приложите черный щуп к затвору (gate), а красный — к истоку, и через секунду измените расположение щупов на противоположное — красный к затвору, а черный — к истоку. Так мы сначала наверняка разрядили затвор, а после — зарядили его. Затвор обычно слева, а исток — справа.

Теперь красный щуп переместите с затвора — на сток, а черный пусть останется на истоке. Если транзистор исправен, то как только вы переместите красный щуп с затвора на сток, мультиметр покажет что на стоке есть падение напряжения — это значит, что транзистор перешел в проводящее состояние.

Теперь красный щуп на исток, а черный — на затвор (разряжаем затвор противоположной полярностью), после чего снова красный щуп на сток, а черный — на исток. Прибор должен показать бесконечность — транзистор закрылся. Для p-канального полевого транзистора щупы просто меняются местами.

Проверка транзистора без выпаивания.

Если прибор запищит

Если на этапе проверки сток-исток прибор запищит, это может быть вполне нормальным, ведь у современных полевых транзисторов сопротивление сток-исток в открытом состоянии бывает очень маленьким. Как вариант, можно соединить затвор с истоком и в таком положении прозвонить сток-исток (для n-канального красный на сток, черный — на исток), прибор должен показать бесконечность.

[stextbox id=’alert’]Главное — чтобы не было звона затвор-исток и сток-исток, особенно в тот момент когда затвор заряжен противоположной полярностью. [/stextbox]

 Как проверить полевой транзистор

Такой транзистор можно заменить практически любым n-канальным с напряжением между стоком и истоком больше или равно 40V и током стока больше или равно 30А, например IRFZ44, 40n10, 50N06 и т.п. При ремонте аппаратов, в которых применены полевые транзисторы, часто возникает задача проверки целостности и работоспособности этих транзисторов.

Основные характеристики полевых транзисторов.

Чаще всего приходится иметь дело с вышедшими из строя мощными полевыми транзисторами импульсных блоков питания. Расположение выводов полевых транзисторов (Gate – Drain – Source) может быть различным. Часто выводы транзистора можно определить по маркировке на плате ремонтируемого аппарата (обычно выводы маркируются латинскими буквами G, D, S).

Если такой маркировки нет, то желательно воспользоваться справочными данными. Чтобы предотвратить выход из строя транзистора во время проверки, очень важно при проверке полевых транзисторов соблюдать некоторые правила безопасности.

[stextbox id=’info’]Полевые транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству, поэтому их рекомендуется проверять, предварительно организовав заземление. Для того чтобы снять с себя накопленные статические электрические заряды, необходимо надеть на руку заземляющий антистатический браслет. [/stextbox]

Также следует помнить, что при хранении полевых транзисторов, особенно маломощных, их выводы должны быть замкнуты между собой. При проверке чаще всего пользуются обычным омметром, у исправного полевого транзистора между всеми его выводами должно быть бесконечное сопротивление, следует заметить, что тут могут быть некоторые исключения.

Например, если при проверке приложить положительный щуп тестового прибора к затвору (G) транзистора n-типа, а отрицательный к истоку (S), емкость затвора зарядится и транзистор откроется. И тогда при замере сопротивления между стоком (D) и истоком (S) прибор покажет некоторое значение сопротивления, которое можно ошибочно принять за неисправность транзистора.

[stextbox id=’info’]Поэтому перед «прозвонкой» канала «сток-исток» замкните накоротко все ножки транзистора, чтобы разрядить емкость затвора. После этого сопротивление сток-исток должно стать бесконечным.[/stextbox]

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

В противном случае транзистор признается неисправным. В современных мощных полевых транзисторах между стоком и истоком имеется встроенный диод, поэтому канал «сток-исток» при проверке ведет себя как обычный диод. Для того чтобы избежать досадных ошибок, помните о наличии такого диода и не примите это за неисправность транзистора.

Убедиться в наличии диода достаточно просто. Нужно поменять местами щупы тестера, и он должен показать бесконечное сопротивление между стоком и истоком. Если этого не произошло, то, скорее всего, транзистор пробит. Таким образом, имея под рукой обычный омметр, можно легко и быстро проверить мощный полевой транзистор.

Для диагностики полевых транзисторов N-канального вида, вначале берем и выпаиваем транзистор, кладем его на стол лицом к себе, ноги обязательно должны быть в воздухе, ничего не касаться. Черный щуп слева на подложку (D – сток), красный на дальний от себя вывод справа (S – исток), мультиметр показывает падение напряжения на внутреннем диоде ~502 мВ, транзистор закрыт .

Далее, не снимая черного щупа, касаемся красным щупом ближнего вывода (G – затвор и опять возвращаем его на дальний (S – исток), тестер показывает 0 мВ (на некоторых цифровых мультиметрах будет показываться не 0, а ~150…170мВ): полевой транзистор открылся прикосновением.

Если сейчас черным щупом коснуться нижней (G – затвор) ножки, не отпуская красного щупа и вернуть его на подложку (D – сток), то полевой транзистор закроется, и мультиметр снова будет показывать падение напряжения около 500мВ.

Это верно для большинства N-канальных полевых транзисторов в корпусе DPAK и D²PAK. Открываем. Открыт. Закрываем. Закрыт. Транзистор выполнил всё, что от него требовалось. Диагноз – исправен. Для проверки P-канальных полевых транзисторов нужно поменять полярность напряжений открытия-закрытия.

Для этого просто меняем щупы мультиметра местами. Еще раз по-быстрому: Берем тестер на режиме проверки диодов. Кладем транзистор на стол лицом к себе, ноги в воздухе, ничего не касаются. Щупы тестера ставим так: минус в правую ногу, а плюс в левую. Это откроет транзистор. Плюс переносим на среднюю ногу.

Тестер должен показать минимальное падение напряжения (около 10-50 мВ). (В случае мультиметра – показывает около 0, что-то типа “002”) Теперь плюс на правую ногу, а минусом на левую. Это закроет транзистор. Тестер показывает бесконечность. И опять плюс на среднюю ногу, а минус на правую. Тестер показывает бесконечность. (Минус на среднюю ногу, плюс на правую – показывает что-то около 500 – это встроенный диод, защитный, присутствует в большинстве мощных мосфетов).

Типы транзисторов.

Как работает

Полевой транзистор отличается от других разновидностей особенностями своего устройства. Он может относиться к одному из двух типов:

• с управляющим переходом;
• с изолированным затвором.

Первые из них бывают n канальными и p канальными. Первые из них более распространены. Они используют следующий принцип действия. В качестве основы используется полупроводник с n-проводимостью.

К нему с противоположных сторон присоединены контакты истока и стока. В средней части с противоположных сторон имеются вкрапления проводника с p-проводимостью — они являются затвором. Та часть полупроводника, которая между ними — это канал.

Если к истоку и стоку n канального транзистора приложить разность потенциалов, то потечёт ток. Однако при подаче на затвор отрицательного напряжения по отношению к истоку, то ширина канала для перемещения электронов уменьшится. В результате сила тока станет меньше.

[stextbox id=’info’]Таким образом, уменьшая или увеличивая ширину канала, можно регулировать силу тока между истоком и стоком или изолировать их друг от друга. В p-канальных транзисторах принцип работы будет аналогичным.[/stextbox]

Этот тип полевых транзисторов становится менее распространённым, а вместо него получают всё большее распространение те, в которых используется изолированный затвор. Они могут относиться к одному из двух типов: n-p-n или p-n-p. У них принцип действия является аналогичным. Здесь будет рассмотрен более подробно первый из них: n-p-n.

В этом случае в качестве основы для транзистора применяется полупроводник p-типа. В него встраиваются две параллельно расположенные полоски полупроводника с другим типом основных носителей заряда. Между ними по поверхности прокладывается изолятор, а сверху устанавливается слой проводника. Эта часть является затвором, а полоски — это исток и сток.

Важное по теме. Как проверить конденсатор.

Когда на затвор подаётся положительное напряжение по отношению к истоку, на пластину попадает положительный заряд, создающий электрическое поле. Оно притягивает к поверхности положительные заряды, создавая канал для протекания тока между истоком и стоком.

[stextbox id=’alert’]Чем сильнее напряжение, поданное на затвор, тем более сильный ток проходит между истоком и стоком. Для всех типов полевых транзисторов управление происходит при помощи подачи напряжения на затвор.[/stextbox]

Типы переходов электронов и дырок.

Какие случаются неисправности

Полевые транзисторы могут быть перегружены током во время проведения проверки и, в результате перегрева прийти в неисправное состояние. Они уязвимы к статическому напряжению. В процессе проведения работы нужно обеспечить, чтобы оно не попадало на проверяемую деталь.

При работе в составе схемы может произойти пробой, в результате которого полевой транзистор становится неисправным и подлежит замене. Его можно обнаружить по низкому сопротивлению p-n-переходов в обоих направлениях. Определить то, насколько транзистор является работоспособным можно, если прозвонить его с помощью цифрового мультиметра.

Это нужно делать следующим образом (для примера используется широко распространённая модель М-831, рассматривается полевой транзистор с каналом n-типа):

1. Мультиметр нужно переключить в режим диодной проверки. Он отмечен на панели схематическим изображением диода.
2. К прибору присоединены два щупа: чёрный и красный. На лицевой панели имеются три гнезда. Чёрный устанавливают в нижнее, красный — в среднее. Первый из них соответствует отрицательному полюсу, второй — положительному.
3. Нужно на тестируемом полевом транзисторе определить, какие выходы соответствуют истоку, затвору и стоку.
4. В некоторых моделях дополнительно предусмотрен внутренний диод, защищающий деталь от перегрузки. Сначала нужно проверить то, как он работает. Для этого красный провод присоединяют к истоку, а чёрный — к стоку. На индикаторе должно появиться значение, входящее в промежуток 0,5-0,7. Если провода поменять местами, то на экране будет указана единица, что означает, что ток в этом направлении не проходит.
5. Дальше осуществляется проверка работоспособности транзистора.

Если присоединить щупы к истоку и стоку, то ток не будет проходить по ним. Чтобы открыть затвор. Необходимо подать положительное напряжение на затвор. Нужно учитывать, что на красный щуп подан от мультиметра положительный потенциал. Теперь достаточно его соединить с затвором, а чёрный со стоком или истоком, для того, чтобы транзистор стал пропускать ток.

Мультиметр.

Теперь, если красный провод подключить к истоку, а чёрный — к стоку, то мультиметр покажет определённую величину падения напряжения, например, 60. Если подключить наоборот, то показатель будет примерно таким же. Если на затвор подать отрицательный потенциал, то это закроет транзистор в обоих направлениях, однако будет работать встроенный диод.

Если полевик закрыт не будет, то это указывает на его неисправность. Проверка мофсета с p-каналом выполняется аналогичным образом. Отличие состоит в том, что при проверке там, где раньше использовался красный щуп, теперь используется чёрный и наоборот.

Способы устранения

Для того, чтобы при проверке не повредить деталь, нужно применять при проверке такие мультиметры, у которых используется рабочее напряжения не более 1,5 в. Если в результате проверки на мультиметре было обнаружено, что полевой транзистор вышел из строя, то его необходимо заменить на новый.

Инструкция по прозвонке без выпаивания

Чтобы проверить, исправен ли полевой транзистор, нужно его выпаять и прозвонить с мультиметром. Однако могут возникать ситуации, когда нужно в схеме есть несколько таких деталей и неизвестно, какие из них исправны, а какие — нет. В этом случае полезно знать, как проверить полевой транзистор мультиметром не выпаивая. В этом случае применяют проверку без выпаивания. Она даёт примерный результат.

После того, как будет определён предположительно неисправный элемент, его отсоединяют и проверяют, получив точную информацию о его работоспособности. Если он функционирует нормально, его устанавливают на прежнее место.

Проверка без выпаивания выполняется следующим образом:

3. Перед проведением прозвонки полевого транзистора цифровым мультиметром устройство отключают от электрической розетки или от аккумуляторов. Последние вынимают из устройства.
4. Если красный щуп соединить с истоком, а чёрный — со стоком, то можно рассчитывать, что мультиметр покажет 500 мв. Если на индикаторе можно увидеть эту или превышающую её цифру, то это говорит о том, что транзистор полностью фунукционален.
5. В том случае, если эта величина гораздо меньше — 50 или даже 5 мв, то в этом случае можно с высокой вероятностью предположить неисправность.
6. Если красный мультиметровый щуп переставить на затвор, а чёрный оставить на прежнем месте, то на индикаторе можно будет увидеть 1000 мв или больше, что говорит об исправности полевого транзистора. Когда разница составляет 50 мв, то это внушает опасение, что деталь испорчена.
7. Если чёрный щуп тестера поставить на исток, а красный поместить на затвор, то для работоспособного транзистора можно ожидать на дисплее 100 мв или больше. В тех случаях, когда цифра будет меньше 50 мв, имеется высокая вероятность того, что проверяемая деталь неработоспособна.

Нужно учитывать, что выводы, получаемые без выпайки, носят вероятностный характер. Эти данные позволяют получить предварительные выводы об используемых в схеме полевых транзисторах. Для проверки их нужно выпаять, произвести проверку и установить, если работоспособность подтверждена.

Правила безопасной работы

Мосфеты очень уязвимы по отношению к статическому электричеству. В этом случае может произойти пробой. Для того, чтобы этого не случилось, нужно при помощи проведения тестирования его удалять. При пайке возможна ситуация, когда тепло, попадающее на транзистор, приведёт к его порче.

В этом случае нужно обеспечить теплоотвод. Для этого достаточно придерживать выводы транзистора плоскогубцами в процессе пайки. Полевики имеют широкое распространение в современных электронных приборах.

Заключение

Более подробно о том как проверить полевой транзистор можно узнать из статьи Практикум по полевым транзисторам. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.electrik.info

www.kudashkin.com

www.rusenergetics.ru

www.electro-tehnyk.narod.ru

Предыдущая

ПрактикаКак правильно прозвонить транзистор?

Следующая

ПрактикаКак проверить тиристор на работоспособность?

Полевой транзистор

» Electronics Notes

Полевой транзистор (FET) представляет собой активное устройство с тремя выводами, использующее электрическое поле для управления протеканием тока, и имеет высокое входное сопротивление, что полезно во многих цепях.

---

Полевые транзисторы, полевые транзисторы Включает:
Основные сведения о полевых транзисторах Технические характеристики полевого транзистора JFET МОП-транзистор МОП-транзистор с двойным затвором Мощный МОП-транзистор MESFET / GaAs полевой транзистор ХЕМТ И ФЕМТ Технология FinFET БТИЗ Карбид кремния, SiC MOSFET GaN FET / HEMT

---

Полевой транзистор (FET) является ключевым электронным компонентом, используемым во многих областях электронной промышленности.

Полевой транзистор, используемый во многих схемах, построенных из дискретных электронных компонентов в областях от радиочастотных технологий до управления мощностью и электронного переключения до общего усиления.

Однако в основном полевые транзисторы FET используются в интегральных схемах. В этом приложении схемы на полевых транзисторах потребляют гораздо меньше энергии, чем ИС, использующие технологию биполярных транзисторов. Это позволяет работать очень большим интегральным схемам. Если бы использовалась биполярная технология, потребляемая мощность была бы на несколько порядков выше, а генерируемая мощность была бы слишком велика, чтобы рассеиваться на интегральной схеме.

Помимо использования в интегральных схемах, дискретные версии этих полупроводниковых устройств доступны как в виде электронных компонентов с выводами, так и в виде устройств для поверхностного монтажа.

Типовые полевые транзисторы

Полевой транзистор, история FET

До того, как первые полевые транзисторы были представлены на рынке электронных компонентов, концепция этих полупроводниковых устройств была известна в течение ряда лет. Было много трудностей при реализации этого типа устройства и обеспечении его работы.

Некоторые из ранних концепций полевого транзистора были изложены в статье Лилиенфилда в 1926 г. и в другой статье Хейла в 1935 г.

Следующий фундамент был заложен в 1940-х годах в Bell Laboratories, где была создана исследовательская группа по полупроводникам. Эта группа исследовала ряд областей, относящихся к полупроводникам и полупроводниковой технологии, одной из которых было устройство, которое могло бы модулировать ток, протекающий в полупроводниковом канале, путем размещения электрического поля рядом с ним.

Во время этих ранних экспериментов исследователи не смогли заставить идею работать, превратив свои идеи в другую идею и, в конечном итоге, изобрели другую форму компонента полупроводниковой электроники: биполярный транзистор.

После этого большая часть исследований полупроводников была сосредоточена на улучшении биполярного транзистора, и идея полевого транзистора какое-то время не исследовалась полностью. В настоящее время полевые транзисторы очень широко используются, обеспечивая основной активный элемент во многих интегральных схемах. Без этих электронных компонентов технология электроники сильно отличалась бы от того, чем она является сейчас.

Заметка об изобретении и истории полевого транзистора:

На разработку полевого транзистора ушло много лет. Первые идеи концепции появились в 1928 году, но только в 1960-х годах они стали широко доступны.

Подробнее об изобретении и истории полевого транзистора

Полевой транзистор – основы

Концепция полевого транзистора основана на концепции, согласно которой заряд на близлежащем объекте может притягивать заряды внутри полупроводникового канала. По сути, он работает с использованием эффекта электрического поля — отсюда и название.

Полевой транзистор состоит из полупроводникового канала с электродами на обоих концах, которые называются стоком и истоком.

Управляющий электрод, называемый затвором, расположен в непосредственной близости от канала, чтобы его электрический заряд мог воздействовать на канал.

Таким образом, затвор полевого транзистора управляет потоком носителей (электронов или дырок), протекающим от истока к стоку. Он делает это, контролируя размер и форму проводящего канала.

Полупроводниковый канал, по которому протекает ток, может быть P-типа или N-типа. Это приводит к двум типам или категориям полевых транзисторов, известных как P-канальные и N-канальные полевые транзисторы.

В дополнение к этому есть еще две категории. Увеличение напряжения на затворе может либо истощить, либо увеличить количество носителей заряда, доступных в канале. В результате существуют полевые транзисторы с режимом улучшения и полевые транзисторы с режимом истощения.

Символ цепи соединительного полевого транзистора

Поскольку только электрическое поле управляет током, протекающим в канале, говорят, что устройство работает от напряжения и имеет высокое входное сопротивление, обычно много МОм. Это может быть явным преимуществом по сравнению с биполярным транзистором, который работает от тока и имеет гораздо более низкий входной импеданс.

Переходной полевой транзистор, JFET, работающий ниже насыщения

Схемы FET

Полевые транзисторы широко используются во всех формах электронных схем, от тех, которые используются в схемах с дискретными электронными компонентами, до тех, которые используются в интегральных схемах.

Примечание по конструкции схемы полевого транзистора:

Полевые транзисторы можно использовать во многих типах схем, хотя существуют три основные конфигурации: общий исток, общий сток (истоковый повторитель) и общий затвор. Сама конструкция схемы довольно проста и может быть выполнена довольно легко.

Подробнее о Схема полевого транзистора

Поскольку полевой транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, работающее от напряжения, а не токовое устройство, такое как биполярный транзистор, это означает, что некоторые аспекты схемы сильно отличаются: в частности, схемы смещения. Однако разработка электронных схем с полевыми транзисторами относительно проста — она ​​немного отличается от схемы с использованием биполярных транзисторов.

Используя полевые транзисторы, можно спроектировать такие схемы, как усилители напряжения, буферы или повторители тока, генераторы, фильтры и многое другое, а конструкции схем очень похожи на схемы для биполярных транзисторов и даже термоэмиссионных ламп / вакуумных ламп, хотя схемы смещения другой. Интересно, что клапаны/трубки также являются устройствами, работающими от напряжения, и поэтому их схемы очень похожи, даже с точки зрения устройств смещения.

Тип полевого транзистора

Существует множество способов определения различных типов доступных полевых транзисторов. Различные типы означают, что при проектировании электронной схемы можно выбрать правильный электронный компонент для схемы. Выбрав правильное устройство, можно получить наилучшие характеристики для данной схемы.

Полевые транзисторы

можно разделить на несколько категорий, но некоторые из основных типов полевых транзисторов можно охватить на древовидной диаграмме ниже.

Типы полевых транзисторов

На рынке существует множество различных типов полевых транзисторов, для которых существуют разные названия. Некоторые из основных категорий задерживаются ниже.

• Соединение FET, JFET:   Соединение FET или JFET использует диодный переход с обратным смещением для обеспечения соединения затвора. Структура состоит из полупроводникового канала, который может быть как N-типа, так и P-типа. Затем на канал встраивается полупроводниковый диод таким образом, что напряжение на диоде влияет на канал полевого транзистора.

  Во время работы он имеет обратное смещение, и это означает, что он эффективно изолирован от канала — между ними может протекать только обратный ток диода. JFET — это самый простой тип FET, который был разработан первым. Однако он по-прежнему обеспечивает отличный сервис во многих областях электроники.

  Подробнее о . . . . переходной полевой транзистор, JFET.

  
  

• Изолированный затвор FET/МОП-транзистор кремния FET окиси металла:   В MOSFET используется изолированный слой между затвором и каналом. Обычно это формируется из слоя оксида полупроводника.

  Название IGFET относится к любому типу полевого транзистора с изолированным затвором. Наиболее распространенной формой IGFET является кремниевый MOSFET — полевой транзистор на основе оксида металла и кремния. Здесь затвор сделан из слоя металла, нанесенного на оксид кремния, который, в свою очередь, находится на кремниевом канале. МОП-транзисторы широко используются во многих областях электроники, особенно в интегральных схемах.

  Ключевым фактором IGFET / MOSFET является чрезвычайно высокий импеданс затвора, который эти полевые транзисторы могут обеспечить. Тем не менее, будет связанная емкость, и это уменьшит входное сопротивление при повышении частоты.

  Подробнее о . . . . Полевой транзистор на основе оксида металла, полевой МОП-транзистор.

  
  

• МОП-транзистор с двумя затворами:   Это особая форма МОП-транзистора с двумя затворами, последовательно расположенными вдоль канала. Это позволяет значительно улучшить производительность, особенно в радиочастотном диапазоне, по сравнению с устройствами с одним затвором.

  Второй затвор МОП-транзистора обеспечивает дополнительную изоляцию между входом и выходом, и в дополнение к этому его можно использовать в таких приложениях, как микширование/умножение.

  Подробнее о . . . . МОП-транзистор с двойным затвором.

  
  

• MESFET:  Металл-кремниевый полевой транзистор обычно изготавливается с использованием арсенида галлия и часто называется GaAs FET. Часто полевые транзисторы GaAs используются для радиочастотных приложений, где они могут обеспечить высокий коэффициент усиления и низкий уровень шума. Одним из недостатков технологии GaAsFET является очень маленькая структура затвора, что делает ее очень чувствительной к повреждениям от статического электричества, электростатического разряда. При обращении с этими устройствами необходимо соблюдать большую осторожность.

  Подробнее о . . . . MESFET / GaAsFET.

  
  

• HEMT / PHEMT:   Транзистор с высокой подвижностью электронов и псевдоморфный транзистор с высокой подвижностью электронов являются развитием базовой концепции FET, но разработаны для работы на очень высоких частотах. Несмотря на свою дороговизну, они позволяют достичь очень высоких частот и высокого уровня производительности.

  Подробнее о . . . . ГЕМТ / ФЕМТ.

  
  

• FinFET:   В настоящее время технология FinFET используется в интегральных схемах, чтобы обеспечить более высокий уровень интеграции за счет уменьшения размеров элементов. Поскольку требуются более высокие уровни плотности и становится все труднее реализовать все более мелкие размеры элементов, технология FinFET используется все шире.

  Подробнее о . . . . ФинФЕТ.

  
  

• VMOS:  Стандарт VMOS для вертикального MOS. Это тип полевого транзистора, в котором используется вертикальный поток тока для улучшения характеристик переключения и переноса тока. Полевые транзисторы VMOS широко используются в силовых приложениях.

Хотя в литературе можно встретить и другие типы полевых транзисторов, часто эти типы являются торговыми названиями определенной технологии и являются вариантами некоторых типов полевых транзисторов, перечисленных выше.

Технические характеристики полевого транзистора

Помимо выбора определенного типа полевого транзистора для любой схемы, также необходимо понимать различные технические характеристики. Таким образом можно гарантировать, что полевой транзистор будет работать с требуемыми рабочими параметрами.

Технические характеристики полевого транзистора

включают в себя все, от максимально допустимых напряжений и токов до уровней емкости и крутизны. Все они играют роль в определении того, подходит ли какой-либо конкретный полевой транзистор для данной схемы или приложения.

Подробнее о . . . . Спецификации FET и параметры таблицы данных.

Технология полевых транзисторов может использоваться в ряде областей, где биполярные транзисторы не подходят: каждое из этих полупроводниковых устройств имеет свои преимущества и недостатки и может быть использовано во многих схемах с большим успехом. Полевой транзистор имеет очень высокий входной импеданс и является устройством, управляемым напряжением, что позволяет использовать его во многих областях.

Другие электронные компоненты:
Резисторы конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор полевой транзистор Типы памяти Тиристор Соединители ВЧ-разъемы Клапаны/трубки Батареи Переключатели Реле Технология поверхностного монтажа
    Вернуться в меню «Компоненты». . .

Полевой транзистор | Журнал Nuts & Volts

---

» Перейти к дополнительным материалам

Необходимое устройство для современной ИС

Обычно используемый биполярный транзистор , в котором электроны или дырки проходят через два PN-перехода полупроводника, по существу является устройством усиления тока . Несмотря на то, что напряжение может быть усилено косвенно, если используются конфигурации проводки с «общим эмиттером» или «общим коллектором», все же верно, что небольшое количество входного тока всегда должен поступать в базу транзистора для целей управления.

Другой тип полупроводниковых устройств, полевой транзистор или «FET», не знаком многим любителям электроники, возможно, потому, что его легко повредить при неправильном использовании. Полевой транзистор усиливает напряжение напрямую, а ток , необходимый для управления , настолько мал, что его нельзя измерить обычными приборами. Этот транзистор фактически был первым типом полупроводникового усилителя, теоретически предсказанным в Bell Labs еще в 19 веке.50-х годов, но оно не превратилось в практическое устройство до тех пор, пока биполярный тип не стал популярным. Однако в настоящее время полевые транзисторы стали наиболее распространенным типом, их десятки миллионов в каждой микросхеме микропроцессора.

При таком огромном количестве транзисторов, работающих в одном кристалле, нам, конечно, не хочется, чтобы для управления каждым из них требовался большой ток — заряд батареи будет быстро расходоваться, а тепло должно выделяться много. удалить. Кроме того, существует множество других приложений, где желателен сверхнизкий входной ток. Очевидным примером является первая ступень точного вольтметра, когда мы не хотим вызывать каких-либо новых падений напряжения, отводя ток из исследуемой цепи.

Еще одним преимуществом полевого транзистора, возможно, менее важным, является тот факт, что его входные и выходные характеристики аналогичны характеристикам электронных ламп. Поскольку лампы используются примерно с 1910 года, у нас есть большой опыт работы с ними, и некоторые разработчики чувствуют себя более комфортно с полевыми транзисторами, чем с биполярными устройствами, особенно в аудиоусилителях. (Действительно ли это преимущество граничит как с эмоциональными, так и с научными факторами. Некоторые читатели могут узнать в авторе настоящей статьи одного из первых сторонников этого активно обсуждаемого вопроса, поэтому мы не будем его обсуждать. дальше сюда!)

Во всяком случае, полевой транзистор полностью реагирует на напряжение на управляющем электроде, и это можно использовать для дросселирования достаточно больших величин выходного тока и/или напряжения в двух других проводах.

Полевой транзистор JFET

Вместо транзистора, проводящего ток через оба PN-перехода во включенном состоянии («биполярный»), один тип полевого транзистора можно изготовить только с одним PN-переходом («однопереходный»). Поскольку у него есть переход, он называется juncFET или JFET, а упрощенная диаграмма поперечного сечения показана на рис. 9.0255 Рисунок 1 .

РИСУНОК 1. Упрощенное поперечное сечение полевого транзистора с рабочей схемой. Это N-канал, режим истощения и нормально включенный. Символ находится в правой части рисунка.

---

Прямоугольники, обведенные толстой линией, представляют собой твердые материалы, включая две области кремния P-типа, но не проводящие заметный ток. В середине есть область N-типа, которая может проводить весь ток. В очень простой схеме, показанной на схеме, которую читатель может легко построить, чтобы получить некоторый опыт работы с JFET, омметр измеряет напряжение, а также показывает ток нагрузки. Этот тип полевого транзистора обычно находится во включенном состоянии до подачи какого-либо управляющего напряжения. Если потенциометр 5К установить так, чтобы на «затворе» не было напряжения (сдвинув его стрелку вниз, как показано на схеме), то «положительный» ток нагрузки с омметра идет в левый верхний угол полевого транзистора, затем вниз в самый верхний металл, затем вниз через непрерывный кремний N-типа и из транзистора через нижний металл. (Области «Ox.» представляют собой изоляторы из диоксида кремния.)

Диаграмма нарисована не в масштабе, и прямоугольники показывают области, которые на самом деле имеют размер всего около микрона. (Более формальное обозначение размера — «микрометр», что составляет миллионную часть метра.) Металл обычно представляет собой тонкую алюминиевую или медную пленку толщиной около микрона, и вся конфигурация иногда бывает более сложной, чем показано на этой упрощенной схеме. Кремний P-типа (справа, как показано здесь) в основном просто механическая опора для меньших активных областей, которые обеспечивают проводимость. Его часто называют «подложкой».

Чтобы выключить транзистор, можно увеличить значение потенциометра 5K, чтобы обеспечить отрицательное управляющее напряжение. Это заряжает область P-типа, но на самом деле электричество практически не течет, потому что есть «обратно смещенный» PN-переход (отрицательное напряжение на кремнии P-типа и положительное на N). Однако этот заряд сильно отталкивает электроны от очень тонкого проводящего «канала» N-типа в середине. Там образуется обедненная зона, содержащая меньше электронов, поэтому кремний внутри овала со штриховыми линиями становится собственным (I-типа, как обозначено буквой I в скобках), который является изолирующим, и полевой транзистор перестает проводить. Этот тип поведения называется «режим истощения». Поскольку управляющее действие осуществляется электрическим поле (а не носителями, текущими в базовую область), все устройство называется полевым транзистором или «FET».

Один металлический электрод называется истоком, один — затвором, а третий — стоком, подобно эмиттеру, базе и коллектору в биполярном транзисторе. Это «N-канальное» устройство, потому что ток проходит через кремний N-типа. Символ показан справа от поперечного сечения. Другой тип JFET, устройство с «P-каналом», имеет противоположные типы полупроводниковых областей P и N, поэтому стрелка на символе направлена ​​в сторону от канала. Этот тип ворот должен быть заряжен положительно, чтобы отключить канал, отталкивая дырки. Он не так распространен, как показанный здесь, но он существует и может быть полезен для особых целей.

Диод постоянного тока

Интересным применением полевого транзистора является «диод постоянного тока». Общий эффект аналогичен эффекту биполярного регулятора напряжения, за исключением того, что здесь регулируется ток вместо напряжения. Это может быть очень простая схема, как показано на рис. 2 , диаграмма B. это слева. Два других символа справа относятся к источникам постоянного тока, включающим в себя источники питания, такие как батареи.

---

Глядя на отрицательный ток, который течет вверх через резистор, часть его направляется на затвор, который частично отключает полевой транзистор. Это отрицательная обратная связь, поэтому если ток в цепи начинает увеличиваться, то транзистор еще больше запирается. Таким образом, протекает меньший ток, пока не будет достигнут некоторый постоянный уровень тока. JFET и потенциометр находятся внутри изолирующего пластикового «упаковки». Все это плюс источник питания, такой как батарея (здесь не показана), символизируется двумя перекрывающимися кругами, Рисунок 2 , диаграмма C. Иногда используется альтернативный символ со стрелкой вверх, особенно в Европе, как показано на диаграмме D. , устройство металл-оксид-полупроводник или «MOS».

РИСУНОК 3. Упрощенная схема поперечного сечения полевого МОП-транзистора с рабочей схемой. Это N-канальный, расширенный режим, и обычно он выключен. Два альтернативных символа показаны справа.

---

В этом транзисторе имеется изолирующий диоксид кремния, чтобы предотвратить попадание тока затвора в основной полупроводник, вместо перехода с обратным смещением, который использовался в JFET. Его иногда называют «IGFET» из-за изолированного затвора. Это обычно выключенное устройство, которое должно быть включено каким-либо действием, и поэтому оно называется устройством с «расширенным режимом». (БТПТ также может быть выполнен в конфигурации режима разрядки.)

На рисунке, если потенциометр повернут до нулевого напряжения, то ток батареи, стремящийся пройти как через лампочку, так и через транзистор, будет остановлен одним из ПН-переходы. На этой диаграмме это верхний, который имеет обратное смещение. (Изначально пунктирная линия и область N в середине отсутствуют. )

Если стрелка потенциометра поднята и теперь на затвор подается положительный потенциал, дырки в кремнии P-типа отталкиваются, в результате чего эта область становится N-типа (обозначается буквой N в скобках). Теперь нет PN-перехода непосредственно на пути между верхней и нижней областями N-типа, потому что все это одна непрерывная область N-типа (нарисованная вертикальной чертой со штриховой линией в качестве одного края). Этот транзистор также N-канальный, потому что электричество проходит через кремний N-типа, когда он включен.

Если читатель хочет получить некоторый опыт работы с полевым МОП-транзистором, можно разместить амперметр, как показано на рис. 3 , чтобы показать, что через затвор не протекает измеряемый ток, даже когда лампочка горит. На этой схеме мультиметр переключен на измерение тока и перемещен к выводу затвора. (Эта схема также может быть использована для эксперимента с полевым транзистором. Экспериментатор должен помнить, что меры предосторожности во избежание повреждения МОП-устройств описаны в разделе «Чувствительность к электростатическим разрядам» ниже. )

Символы MOSFET показаны справа. Стрелка в данном случае указывает на то, что электрод «исток» внутренне соединен с подложкой, что часто делается, если один из PN-переходов не собирается использоваться.

Если бы устройство было P-канальным, исток и сток были бы P-типа, а стрелка была бы направлена ​​в сторону от подложки N-типа.

Характеристические кривые и нагрузочная линия

Типичные «технические листы» полевых транзисторов используют форматы, аналогичные форматам электронных ламп. Формы кривых почти такие же, но напряжения обычно намного ниже. Вход V _GS и выход I _D . В этом случае полевой МОП-транзистор типа 2N7000 используется в режиме расширения N-канала.

«Линия нагрузки» показана здесь пунктирной линией. Его наклон представляет собой эффект сопротивления нагрузки (например, лампочка в рис. 4 ), и это весьма ценный способ показать величину тока в любой ситуации.

РИСУНОК 4. Кривые характеристик для полевого МОП-транзистора 2N7000 с линией нагрузки.

---

В показанном здесь случае сопротивление нагрузки составляет 1000 Ом, а V _DS — 20 вольт. Пунктирная линия нагрузки проведена от максимально возможного напряжения (обозначенного здесь как B) до максимально возможного тока с этой конкретной нагрузкой, который составляет 20 В/1 кВт = 20 мА (обозначен как A). Если транзистор частично включен (V _GS = 3 вольта), ток стока будет около 11 мА, как показано точкой пересечения (круг под буквой C).

КМОП

Два МОП-транзистора противоположного типа могут быть подключены, как в Рисунок 5 , в конфигурации , дополняющей MOS («КМОП»).

РИСУНОК 5. Пара КМОП-транзисторов . Ток чрезвычайно низок, когда нет входного сигнала.

---

Когда на вход не подается сигнал, один из транзисторов всегда «закрыт», поэтому практически нулевой ток может проходить от источника питания вниз через резистор, а затем через пару транзисторов. Когда на вход поступает сигнал, то ток нагрузки может сниматься с выходной клеммы либо при высоком (V+), либо при низком (земля) напряжении, в зависимости от полярности входного напряжения. Однако в ситуациях, когда нет входа, общий ток практически равен нулю.

Современные интегральные схемы имеют миллионы транзисторов, подключенных параллельно, поэтому, если через каждый неиспользуемый транзистор протекает микроампер «тока утечки», от источника питания или батареи все равно будет постоянно потребляться ампер или больше. . Это будет генерировать много тепла, а также слишком быстро разряжать батареи для портативных устройств. Поэтому почти во всех современных калькуляторах, портативных компьютерах, сотовых телефонах и т. д. по возможности используются КМОП-схемы.

Чувствительность к электростатическим разрядам

МОП-транзистор особенно восприимчив к статическому электричеству, которое возникает, когда человек идет по ковру в сухую погоду. Искра, которую человек производит при прикосновении к металлической лицевой панели выключателя света, называется электростатическим разрядом или «ESD», но полевой МОП-транзистор может быть поврежден, даже если статического электричества недостаточно для образования видимой искры.