Юный радиолюбитель

Борисов Виктор Гаврилович

Теперь настало время поговорить о полевом транзисторе.

КОРОТКО О ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

В этом полупроводниковом приборе управление рабочим током осуществляется не током во входной (базовой) цепи, как в биполярном транзисторе, а воздействием на носители тока электрического поля. Отсюда и название транзистора «полевой».

Схематическое устройство и конструкция полевого транзистора с р-n переходом показаны на рис. 91.

Основой такого транзистора служит пластина кремния с электропроводностью типа n, в которой имеется тонкая область с электропроводностью типа р.

Пластину прибора называют затвором, а область типа р в ней — каналом.

С одной стороны канал заканчивается истоком, с другой стоком — тоже областью типа р, но с повышенной концентрацией дырок. Между затвором и каналом создается р-n переход. От затвора, истока и стока сделаны контактные выводы.

Если к истоку подключить положительный, а к стоку — отрицательный полюсы батареи питания (на рис. 91 батарея GB), то в канале появится ток, создающийся движением дырок от истока к стоку. Этот ток, называемый током стока I_C, зависит не только от напряжении этой батареи, но и от напряжения, действующего между источником и затвором (на рис. 91 элемент G). И вот почему. Когда на затворе относительно истока действует положительное закрывающее напряжение, обедненная область р-n перехода расширяется (на рис. 91 показано штриховыми линиями). От этого канал сужается, его сопротивление увеличивается, из-за чего ток стока уменьшается. С уменьшением положительного напряжения на затворе обедненная область р-n перехода, наоборот, сужается, канал расширяется, и ток снова увеличивается. Если на затвор вместе с положительным напряжением смещения подавать низкочастотный или высокочастотный сигнал, в цепи стока возникнет пульсирующий ток, а на нагрузке, включенной в эту цепь, — напряжение усиленного сигнала.

Так, в упрощенном виде устроены и работают полевые транзисторы с каналом типа р, например транзисторы КП102, КП103 (буквы К и П означают «кремниевый полевой»).

Рис. 91. Схематическое устройство, графическое изображение и конструкция полевого транзистора с каналом типа р

Принципиально так же устроен и работает полевой транзистор с каналом типа n. Затвор транзистора такой структуры обладает дырочной электропроводностью, поэтому на него относительно истока должно подаваться отрицательное напряжение смещения, а на сток (тоже относительно истока) — положительное напряжение источника питания. На условном графическом изображении полевого транзистора с каналом типа n стрелка на линии затвора направлена в сторону истока, а не от истока, как в обозначении транзистора с каналом типа р.

Полевой транзистор тоже трехэлектродный прибор. Поэтому его, как и биполярный транзистор, включать в усилительный каскад можно тремя способами: по схеме общего стока (ОС), по схеме общего истока (ОИ) и по схеме общего затвора (О3). В радиолюбительской практике применяют в основном только первые два способа включения, позволяющие с наибольшей эффективностью использовать полевые транзисторы.

Усилительный каскад на полевом транзисторе обладает очень большим, исчисляемым мегаомами, входным сопротивлением. Это позволяет подавать на его вход высокочастотные и низкочастотные сигналы от источников с большим внутренним сопротивлением, например от пьезокерамического звукоснимателя, не опасаясь искажения или ухудшения усиления входного сигнала. В этом главное преимущество полевых транзисторов по сравнению с биполярными.

Усилительные свойства нулевого транзистора характеризуют крутизной характеристики S — отношением изменения тока стока к изменению напряжения на

затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора, включенного по схеме ОИ. Численное значение параметра S выражают в миллиамперах ни вольт; для различных транзисторов оно может составлять от 0,1-02 до 10–15 мА/В и больше. Чем больше крутизна, тем большее усиление сигнала может дать транзистор.

Другой параметр полевого транзистора — напряжение отсечки U_{ЗИ отс}. Это обратное напряжение на р-n переходе затвор канал, при котором ток через этот переход уменьшается до нуля. У различных транзисторов напряжение отсечки может составлять от 0,5 до 10 В.

Эти параметры, а также предельно допустимые эксплуатационные параметры работы некоторых полевых транзисторов широкого применения сведены в табл. 8 (в конце книги).

Вот то наиболее существенное, что вкратце можно рассказать о полевых транзисторах.

* * *

В этой беседе выло рассказано в основном лишь о пяти видах полупроводниковых приборов: сплавном и точечном диодах, стабилитроне. биполярном и полевом транзисторах. Это, пожалуй, наиболее «ходовые» элементы любительских радиотехнических устройств. Но не единственные! В «семейство» полупроводниковых диодов, используемых радиолюбителями для своих конструкций, входят и такие приборы, как. например, фотодиоды. фоторезисторы, фототранзисторы. Об устройстве и принципах работы этих и некоторых других полупроводниковых приборов я буду рассказывать применительно к их практическому использованию. А микросхемам и применению их в радиолюбительских конструкциях будет посвящена специальная беседа.

Но в этой беседе я совсем не коснулся тех мер предосторожности, которые необходимо предпринимать при монтаже полупроводниковых приборов, особенно маломощных биполярных и полевых транзисторов, чтобы не повредить их. Расскажу об этом в беседе «Твоя мастерская».

Беседа 7

ПЕРВЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРИЕМНИК

Твоим самым первым радиотехническим устройством был детекторный приемник. Работал он исключительно за счет энергии радиоволн, улавливаемых антенной. Транзисторный приемник, которому посвящена эта беседа, тоже простое устройство, но для его работы совершенно необходим источник постоянного тока. Потребляя его энергию, приемник позволит принимать сигналы тех же радиостанций, но со значительно большей громкостью. Такой приемник будет твоей первой транзисторной конструкцией.

ОТ ДЕТЕКТОРНОГО — К ОДНОТРАНЗИСТОРНОМУ ПРИЕМНИКУ

Принципиальная электрическая схема приемника может быть такой, как та, что изображена на рис. 92.

Рис. 92. Детекторный приемник с однокаскадным усилителем 3Ч

В ней все тебе знакомо. Ее левая часть, отделенная штриховой линией, это детекторный приемник с настройкой колебательного контура конденсатором переменной емкости С2, только вместо телефонов в детекторную цепь включен резистор R1. Правая часть — однокаскадный усилитель 3Ч. Электролитический конденсатор С4 является связующим элементом между ними. Независимо от способа настройки колебательного контура — ферритовым сердечником или конденсатором переменной емкости — модулированные колебания радиочастоты будут проектированы диодом V1. Резистор R1 выполняет роль нагрузки детектора. Создающиеся на нем колебания звуковой частоты через конденсатор С4 поступают на базу транзистора V2, включенного по схеме ОЭ, а после усиления головными телефонами В1, включенными в коллекторную цепь, преобразуются в звуковые колебания. Источником питания служит батарея GB1 напряжением 4,5 В, например, батарея 3336Л или батарея, составленная из трех элементов 332 (соединить последовательно).