Tranzistor pole (Field-Effect Transistor, FET) je elektronické zařízení používané k ovládání a zesílení elektrického signálu. Má tři výstupy: zdroj (source), odtok (drain) a závěrku (gate). V tomto článku se podíváme na strukturu tranzistoru, princip jeho fungování a základní typy.
Struktura tranzistoru pole se skládá z polovodičového kanálu, který tvoří zátěž mezi zdrojem a odtokem, a oblasti, do které monitorovací signál (napětí na závěrce) ovlivňuje elektrický náboj v kanálu. Náboj se mění v závislosti na napětí na závěrce, což umožňuje řídit proud mezi zdrojem a odtokem.
Princip fungování tranzistoru pole je založen na efektu pole způsobeném napětím na závěrce. Když je na závěr přiváděno kladné napětí, vytvoří se elektrické pole, které odpuzuje elektrony v polovodičovém kanálu a snižuje proud mezi zdrojem a odtokem. Při záporném napětí na závěrce elektrické pole přitahuje elektrony a zvyšuje proud.
Mezi hlavní typy tranzistorů v terénu patří vylepšený typ (enhancement-type) a záporný Typ závěrky (depletion-type). Vylepšený typ vyžaduje externí napětí na závěrce k vytvoření elektrického pole a řízení proudu, zatímco závěrka a zdroj záporného typu tvoří polovodičový kanál bez vnějšího dopadu a jeho odpor se snižuje, když je napětí aplikováno na závěrku.
Tranzistor pole je tedy důležitým prvkem v elektronických zařízeních, jako jsou zesilovače, napájecí zdroje a další, díky své struktuře, principu provozu a různým typům, které umožňují řízení proudu a signálů s velkou přesností. Díky svým jedinečným vlastnostem našly tranzistory pole široké uplatnění v moderní elektronice.
Struktura tranzistoru pole
Tranzistor pole se skládá ze tří vodičů: zdroj, odtok a závěrka. Tyto závěry tvoří dvojitý přechod mezi PN přechody polovodičového materiálu.
Zdroj a odtok jsou oblasti vysoké nečistoty, které se nazývají P-oblast a n-oblast. Závěrka je polovodičová deska, která se nachází mezi zdrojem a odtokem a je od nich oddělena tenkou vrstvou izolačního materiálu.
Přepínání proudu v tranzistoru pole se provádí pomocí elektrického pole, které se vytváří mezi závěrkou a zdrojem. Při přívodu napětí na závěrku tranzistoru se mění potenciál závěrky a tím i elektrické pole. Toto pole řídí proud mezi zdrojem a odtokem.
Anatomie tranzistoru pole: struktura a komponenty
Jednou z hlavních součástí tranzistoru pole je samotný přístroj aktivního média, který lze vyrobit jako polovodičovou desku nebo krystal. Tato deska má speciální strukturu složenou z vrstev různého typu vodivosti, jako je H-typ A P-Typ polovodičů.
Ve středu struktury tranzistoru pole je kanál, který může být vytvořen jak přímo v přístroji aktivního média, tak může být tvořen vnějšími elektrickými poli. Tato druhá formace kanálu také umožňuje sledování proudových charakteristik tranzistoru.
Kromě toho tranzistor pole obsahuje komponenty, jako je závěrka, zdroj a odtok. Závěrka je hlavní řídicí elektroda, která se používá ke změně parametrů kanálu a řízení proudu. Zdroj a odtok jsou elektrody, které se podílejí na tvorbě výstupního proudu tranzistoru.
V závislosti na typu tranzistoru v terénu může mít jeho struktura a komponenty určité rozdíly. Nejběžnějšími typy tranzistorů v terénu jsou MOSFETy (kov-oxid-field tranzistor) a DMOS tranzistory (dvojitý MOSFET), které se liší variací ve struktuře a způsobu řízení elektrického proudu.
| Komponent | Popis |
|---|---|
| Zařízení aktivního prostředí | Polovodičová deska nebo krystal s vrstvami různého typu vodivosti |
| Kanál | Vzniká vnějšími elektrickými poli nebo přímo v aktivním prostředí |
| Závěrka | Řídicí elektroda pro změnu parametrů kanálu a řízení proudu |
| Pramen a odtok | Elektrody pro tvorbu výstupního proudu tranzistoru |
Princip fungování tranzistoru v terénu
Princip fungování tranzistoru pole je založen na řízení proudu proudícího mezi zdrojem a odtokem pomocí napětí přiváděného do závěrky. Závěrka je hlavním řídicím prvkem tranzistoru v poli.
Existují dva hlavní typy tranzistorů pole: zesilovací tranzistor pole (JFET) a tranzistor pole s izolovanou závěrkou (MOSFET). Každý z těchto typů má svou vlastní strukturu a princip fungování.
- Zesilovací tranzistor pole (JFET): Zesilovací Fet tranzistor se skládá z P - nebo N-kanálu tvořícího kanál a dvou PN přechodů tvořících Gate. Aplikace napětí na GATE mění šířku kanálu a tím i jeho odpor. Když je napětí na GATE kladné, kanál se zužuje a snižuje proud přes něj a při záporném napětí na Gate se kanál rozšiřuje a zvyšuje proud. Zesílení signálu se provádí změnou odporu kanálu.
- Tranzistor s izolovanou závěrkou (MOSFET): Tranzistor pole s izolovanou závěrkou se skládá z P-kanálu nebo N-kanálu odděleného izolací (oxidem). Závěrka je kovová elektroda, na které je aplikováno ovládací napětí. Pod vlivem napětí na závěrce vzniká elektrické pole, které řídí proud mezi zdrojem a odtokem. MOSFET je citlivější na změny napětí na závěrce, což umožňuje dosáhnout vyššího stupně řízení a zesílení.
Princip fungování tranzistoru v terénu umožňuje jeho použití v různých oblastech, včetně elektroniky, telekomunikací, výkonové elektroniky a dalších. Mezi hlavní výhody tranzistorů v terénu patří vysoká rychlost přepínání, nízká hlučnost, nízká spotřeba energie a vysoký zisk.