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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Esperimenti divertenti: alcune possibilità di un transistor ad effetto di campo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante È noto che la resistenza di ingresso di un transistor bipolare dipende dalla resistenza di carico della cascata, dalla resistenza del resistore nel circuito dell'emettitore e dal coefficiente di trasferimento della corrente di base. A volte può essere relativamente piccolo, rendendo difficile l'abbinamento della cascata con la sorgente del segnale di ingresso. Questo problema scompare completamente se si utilizza un transistor ad effetto di campo: la sua resistenza di ingresso raggiunge decine e persino centinaia di megaohm. Per conoscere meglio il transistor ad effetto di campo, esegui gli esperimenti suggeriti. Un po' sulle caratteristiche del transistor ad effetto di campo. Come quello bipolare, l'elettrodo di campo ha tre elettrodi, ma vengono chiamati diversamente: gate (simile alla base), drain (collettore), source (emettitore). Per analogia con i transistor bipolari ad effetto di campo, esistono diverse “strutture”: con un canale p e un canale n. A differenza di quelli bipolari, possono essere con gate a forma di giunzione pn e con gate isolato. I nostri esperimenti riguarderanno il primo di essi. La base del transistor ad effetto di campo è un wafer di silicio (gate), in cui è presente una regione sottile chiamata canale (Fig. 1a). Da un lato del canale c'è uno scarico, dall'altro c'è una sorgente. Quando si collega il terminale positivo del transistor alla sorgente e il terminale negativo della batteria di alimentazione GB2 allo scarico (Fig. 1, b), nel canale si forma una corrente elettrica. Il canale in questo caso ha la massima conduttività.
Non appena si collega un'altra fonte di alimentazione - GB1 - ai terminali source e gate (più al gate), il canale “si restringe”, provocando un aumento della resistenza nel circuito drain-source. La corrente in questo circuito diminuisce immediatamente. Modificando la tensione tra gate e source, viene controllata la corrente di drain. Inoltre, non c’è corrente nel circuito di gate; la corrente di drain è controllata da un campo elettrico (ecco perché il transistor è chiamato effetto di campo), creato dalla tensione applicata al source e al gate. Quanto sopra si applica a un transistor con un canale p, ma se il transistor è con un canale n, la polarità delle tensioni di alimentazione e controllo è invertita (Fig. 1c). Molto spesso è possibile trovare un transistor ad effetto di campo in una custodia metallica - quindi, oltre ai tre terminali principali, può anche avere un terminale dell'alloggiamento, che durante l'installazione è collegato al filo comune della struttura. Uno dei parametri di un transistor ad effetto di campo è la corrente di drain iniziale (Ic start), ovvero la corrente nel circuito di drain a tensione zero al gate del transistor (in Fig. 2a, il cursore del resistore variabile è nella posizione inferiore nello schema) e ad una determinata tensione di alimentazione. Se si sposta dolcemente il cursore del resistore verso l'alto nel circuito, all'aumentare della tensione al gate del transistor, la corrente di drain diminuisce (Fig. 2b) e ad una tensione specifica per un dato transistor scenderà quasi a zero. La tensione corrispondente a questo momento è chiamata tensione di interruzione (UZIots).
La dipendenza della corrente di drain dalla tensione di gate è abbastanza vicina ad una linea retta. Se prendiamo un incremento arbitrario della corrente di drain e lo dividiamo per il corrispondente incremento della tensione tra gate e source, otteniamo il terzo parametro: la pendenza della caratteristica (S). Questo parametro è facile da determinare senza rimuovere le caratteristiche o cercarlo nella directory. È sufficiente misurare la corrente di drenaggio iniziale, quindi collegare, ad esempio, un elemento galvanico tra il gate e la sorgente con una tensione di 1,5 V. Sottrarre la corrente di drenaggio risultante da quella iniziale e dividere il resto per la tensione dell'elemento - ottieni il valore della pendenza della caratteristica in milliampere per volt. La conoscenza delle caratteristiche di un transistor ad effetto di campo completerà la familiarità con le sue caratteristiche di uscita di serie (Fig. 2c). Vengono rimossi quando la tensione tra drain e source cambia per diverse tensioni di gate fisse. È facile vedere che fino ad una certa tensione tra drain e source, la caratteristica di uscita non è lineare e quindi, entro limiti di tensione significativi, è quasi orizzontale. Naturalmente, nei progetti reali non viene utilizzato un alimentatore separato per fornire la tensione di polarizzazione al gate. Il bias si forma automaticamente quando un resistore costante della resistenza richiesta viene collegato al circuito source. Ora seleziona diversi transistor ad effetto di campo delle serie KP103 (con canale p), KP303 (con canale n) con indici di lettere diversi ed esercitati a determinare i loro parametri utilizzando i diagrammi forniti. Transistor ad effetto di campo - sensore tattile. La parola "sensore" significa sentimento, sensazione, percezione. Pertanto, possiamo supporre che nel nostro esperimento il transistor ad effetto di campo agirà come un elemento sensibile che reagisce al contatto con uno dei suoi terminali. Oltre al transistor (Fig. 3), ad esempio, qualsiasi serie KP103, avrai bisogno di un ohmmetro con qualsiasi intervallo di misurazione. Collega le sonde dell'ohmmetro con qualsiasi polarità ai terminali di drain e source: la freccia dell'ohmmetro mostrerà una piccola resistenza di questo circuito a transistor.
Quindi toccare l'uscita dell'otturatore con il dito. L'ago dell'ohmmetro devierà bruscamente nella direzione dell'aumento della resistenza. Ciò è accaduto perché l'interferenza della corrente elettrica ha modificato la tensione tra il gate e la sorgente. La resistenza del canale è aumentata, cosa che è stata registrata dall'ohmmetro. Senza togliere il dito dal gate, prova a toccare il terminale sorgente con un altro dito. L'ago dell'ohmmetro tornerà nella sua posizione originale - dopotutto, il cancello si è rivelato collegato tramite la resistenza della sezione manuale alla sorgente, il che significa che il campo di controllo tra questi elettrodi è praticamente scomparso e il canale è diventato conduttivo. Queste proprietà dei transistor ad effetto di campo sono spesso utilizzate negli interruttori tattili, nei pulsanti e negli interruttori. Transistor ad effetto di campo - indicatore di campo. Modifica leggermente l'esperimento precedente: avvicina il transistor con il terminale di gate (o il corpo) il più vicino possibile alla presa di corrente o al filo di un apparecchio elettrico funzionante collegato ad esso. L'effetto sarà lo stesso del caso precedente: la lancetta dell'ohmmetro devierà nella direzione dell'aumento della resistenza. Ciò è comprensibile: vicino alla presa o attorno al filo si forma un campo elettrico a cui reagisce il transistor. In questa veste, un transistor ad effetto di campo viene utilizzato come sensore del dispositivo per rilevare cavi elettrici nascosti o la posizione di un filo rotto nella ghirlanda di Capodanno: a questo punto l'intensità del campo aumenta. Tenendo il transistor indicatore vicino al cavo di alimentazione, provare ad accendere e spegnere l'apparecchio elettrico. La variazione del campo elettrico verrà registrata dall'ago dell'ohmmetro. Transistor ad effetto di campo - resistore variabile. Dopo aver collegato il circuito di regolazione della tensione di polarizzazione tra gate e source (Fig. 4), impostare il cursore del resistore nella posizione inferiore secondo lo schema. L'ago dell'ohmmetro, come negli esperimenti precedenti, registrerà la resistenza minima del circuito drain-source.
Spostando il cursore del resistore lungo il circuito, è possibile osservare un cambiamento graduale nelle letture dell'ohmmetro (aumento della resistenza). Il transistor ad effetto di campo è diventato un resistore variabile con una gamma molto ampia di variazioni di resistenza, indipendentemente dal valore del resistore nel circuito di gate. La polarità della connessione dell'ohmmetro non ha importanza, ma la polarità dell'elemento galvanico dovrà essere modificata se si utilizza un transistor con canale n, ad esempio una qualsiasi delle serie KP303. Transistor ad effetto di campo - stabilizzatore di corrente. Per realizzare questo esperimento (Fig. 5), avrete bisogno di una fonte di corrente continua con una tensione di 15...18 V (quattro batterie 3336 collegate in serie o un alimentatore CA), un resistore variabile con una resistenza di 10 o 15 kOhm, due resistori costanti, un milliamperometro con limite di misurazione di 3-5 mA, sì transistor ad effetto di campo.
Innanzitutto, impostare il cursore del resistore nella posizione inferiore secondo lo schema, corrispondente alla fornitura della tensione di alimentazione minima al transistor - circa 5 V con i valori dei resistori R2 e R3 indicati nello schema. Selezionando il resistore R1 (se necessario), impostare la corrente nel circuito di drain del transistor su 1,8...2,2 mA. Mentre muovi il cursore del resistore lungo il circuito, osserva la variazione della corrente di drenaggio. Può succedere che rimanga lo stesso o aumenti leggermente. In altre parole, quando la tensione di alimentazione cambia da 5 a 15...18 V, la corrente attraverso il transistor verrà automaticamente mantenuta al livello specificato (dal resistore R1). Inoltre, la precisione del mantenimento della corrente dipende dal valore inizialmente impostato: quanto più piccolo è, tanto maggiore è la precisione. L'analisi delle caratteristiche della produzione delle scorte mostrate in Fig. aiuterà a confermare questa conclusione. 2, c. Tale cascata è chiamata sorgente di corrente o generatore di corrente. Può essere trovato in un'ampia varietà di design. Autore: B.Ivanov
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