Tranzistor pole je elektronický přístroj používaný k zesílení a přepínání elektrických signálů. Na rozdíl od bipolárního tranzistoru je tranzistor ovládán elektrickým polem, díky čemuž je efektivnější a výkonnější. Obvody pro zapnutí tranzistoru pole jsou způsoby, jak spojit jeho piny s jinými prvky obvodu, aby bylo dosaženo určitých charakteristik a funkčnosti.
Mezi hlavní typy obvodů pro zapnutí tranzistoru v terénu patří zesilovací, spínací a stabilizátorové obvody. Zesilovací obvody se používají k zesílení signálů, spínací obvody k přepínání mezi dvěma stavy (otevřené a zavřené) a stabilizátory k zajištění stabilního napětí nebo proudu.
Mezi nejběžnější obvody pro zapnutí tranzistoru v terénu patří obvod se společným zdrojem, se společným odtokem a se společnou závěrkou. Schéma se společným zdrojem je nejběžnější a poskytuje vysokou generickou amplitudu a úroveň impedance. Obvod s celkovým odtokem se vyznačuje vysokým vstupním odporem a nízkou úrovní zkreslení. Obvod se společnou závěrkou poskytuje vysoký vstupní odpor a nízkou úroveň zkreslení a vysoký stupeň zesílení.
Princip fungování tranzistoru pole je založen na změně proudu kanálem pod vlivem elektrického pole vytvořeného na závěrce. Při přívodu kladného napětí na závěrku se kanál uzavře a proud se zastaví. Při přívodu záporného napětí se kanál otevře a proud začne procházet. Tranzistory v terénu tak umožňují efektivní řízení elektrických signálů a používají se v široké škále zařízení a obvodů, včetně zesilovačů, přepínačů, stabilizátorů atd.
Typy obvodů pro tranzistor pole
1. Schéma se společným původem.
V tomto obvodu je tranzistor pole připojen mezi napájecím zdrojem a zatížením a signál je přiváděn do řídicí elektrody. Tento obvod poskytuje vysoký zisk napětí a nízký výstupní odpor. Má však omezenou šířku pásma a při absenci zpětné vazby může být nestabilní.
2. Schéma se společnou závěrkou.
V tomto obvodu je tranzistor pole připojen mezi zatížením a uzemněním a signál je přiváděn do řídicí elektrody. Obvod poskytuje vysoký vstupní odpor a velkou šířku pásma, ale má nízké napětí. Může být také nestabilní a hlučnější než schéma s obecným původem.
3. Schéma se společným odtokem.
V tomto obvodu je tranzistor pole připojen mezi napájecím zdrojem a zatížením a signál je přiváděn do řídicí elektrody. Obvod poskytuje vysoké napětí a nízký výstupní odpor. Má také velkou šířku pásma a vysokou stabilitu, ale má nízký vstupní odpor.
4. Schéma zpětné vazby.
V tomto obvodu je tranzistor pole připojen se zpětnou vazbou, která umožňuje ovládat zesílení signálu a stabilizovat provoz zařízení. Tento obvod poskytuje vysokou stabilitu a linearitu, ale má složitější konstrukci a může vyžadovat další prvky.
Každý z těchto obvodů má své výhody a nevýhody a výběr konkrétního obvodu zahrnutí tranzistoru pole závisí na požadovaných vlastnostech a podmínkách jeho použití.
Definice a princip práce
Princip fungování tranzistoru pole je založen na změně elektrického proudu uvnitř jeho struktury působením elektrického pole, které se vytváří na závěrce. Změna napětí na závěrce umožňuje ovládat elektrický proud mezi zdrojem a odtokem. Tranzistory v terénu tak mají vlastnosti elektronického "vypínače" nebo "zesilovače", které umožňují jejich použití v různých obvodech elektronických zařízení.
Existují různé možnosti obvodů pro zapnutí tranzistorů v terénu, jako jsou: připojení " závěrka-zdroj "(common-source)," Zdroj-závěrka "(common-drain) a" zdroj-závěrka " (common-gate). Každý z těchto obvodů má své vlastní vlastnosti a je navržen tak, aby implementoval určité funkce v zařízeních.
| Schéma zapojení | Popis |
|---|---|
| Připojení "závěrka-zdroj" | Vstupní obvod, který umožňuje ovládat výstupní proud a měnit jeho úroveň. |
| Připojení "zdroj-závěrka" | Výstupní obvod, který poskytuje nízký vnitřní odpor a stabilní zesílení signálu. |
| Připojení "zdroj-závěrka" | Schéma se zpětnou vazbou, které zajišťuje stabilitu a přesnost zařízení. |
Schéma source-follower
Hlavním principem obvodu "source-follower" je, že tranzistor zesiluje vstupní signál a vytváří na svém původu (nebo emitoru) signál, jehož amplituda je o něco menší než amplituda vstupního signálu. To umožňuje použití tohoto obvodu jako vyrovnávací paměti, která může zvýšit odpor zatížení a snížit odezvu zatížení vstupního signálu.
Obvod "source-follower" umožňuje zvýšit vstupní odpor zařízení a výrazně snížit vstupní kapacitu, takže je ideální pro použití v zařízeních, která vyžadují vysokou stabilitu a nízký hluk. Má také vysoký zisk napětí, což umožňuje použití tohoto obvodu v systémech s vysokou amplitudou signálu.
| Výhody | Nedostatky |
|---|---|
| Vysoký vstupní odpor | Malý zisk proudu |
| Snížení vstupní kapacity | Vyžaduje externí napájení |
| Stabilita práce |
Schéma "common source"
Schéma "common source" se používá v mnoha elektronických zařízeních, jako jsou zesilovače, spínače, filtry atd. Tento obvod poskytuje vysoký proudový zisk a vstupní odpor, ale má nízký výstupní odpor a omezenou šířku pásma.
Princip fungování obvodu "common source" spočívá ve změně vodivosti kanálu tranzistoru pole působením napětí na závěrce. Při přívodu kladného napětí na závěrku se kanál otevře a proud začne proudit od zdroje k zemi. Při negativním napětí na závěrce se kanál zavře a proud přestane proud protékat.
Obvod "common source" má mnoho výhod, jako je vysoké zesílení signálu, malé zkreslení a dobré řízení proudu. Má však také některé nevýhody, jako je nízká účinnost, vysoká hlučnost a závislost na teplotě. Výběr konkrétního obvodu závisí na výkonu tranzistoru pole a oblasti jeho aplikace.
Schéma "common drain"
Schéma " common drain "(společný odtok) je také známé jako schéma se společným odtokem nebo schéma"zdroj sleduje zátěž". V tomto obvodu je zdroj tranzistoru připojen přímo ke zdroji napájení a zdroj "tlačí" zátěž. Řídící signál se tedy aplikuje na samotku.
Princip fungování obvodu "common drain" je založen na tom, že proud přes tranzistor je určen součtem dvou komponent – proudu protékajícího heteropolárním přechodem a proudu protékajícího metal-polovodičovým přechodem. To poskytuje vysoký výstupní odpor obvodu a dobrou linearitu provozu.
Schéma "common drain" najde uplatnění v různých zařízeních, jako jsou nízkofrekvenční zesilovače, vyrovnávací paměti a měniče. Je také široce používán v čipech, včetně operačních zesilovačů a paměťových obvodů.
Schéma "common gate"
Srovnání a rozsah použití
Schéma zapojení tranzistoru v terénu lze použít v různých oblastech elektroniky a elektrotechniky. Zde jsou některé příklady:
Zesilovače signálu: Tranzistor pole má vysoký zisk signálu, díky čemuž je široce používán k zesílení zvukových nebo video signálů v rádiových zařízeních, televizních zařízeních a audio systémech.
Napájecí zdroje: Obvody pro zapnutí tranzistoru pole lze použít k vytvoření stabilního a spolehlivého stejnosměrného zdroje. Tranzistor pole má malý vnitřní odpor a vysokou účinnost, což umožňuje jeho použití v obvodech pro transformaci napětí a stabilizaci napájení.
Přepínač: Díky své schopnosti rychle přepínat mezi otevřeným a uzavřeným stavem jsou tranzistory pole široce používány v elektronických zařízeních jako spínače. Mohou být použity k řízení elektrických obvodů, provádění logických operací a kontrole dalších elektronických součástek.
Přijímače a vysílače: Polní tranzistory také nacházejí uplatnění v přijímačích a vysílačích rádiových signálů. Mohou být použity jako zesilovače a vysílače signálu v rádiových zařízeních a dalších komunikačních zařízeních.
Kromě toho lze tranzistory v terénu použít v mnoha dalších oblastech elektroniky, jako je mikroelektronika, solární panely, nízkofrekvenční signály atd. Jejich široké použití je způsobeno jejich pohodlností, nízkými náklady a dobrou charakteristikou práce.