быстродействующие полевые транзисторы

Из семейства транзисторов первым был запатентован полевой, и случилось это в 1928 году. Первый промышленный МОП экземпляр изготовлен гораздо позже биполярного в 1960 году. Полномасштабное развитие технологии началось в 90-х годах и позволило полевым обогнать биполярные транзисторы. Первоначально за транзистором был закреплен термин твердый или полупроводниковый триод, гораздо позже остановились на современном названии, в переводе, обозначающем переносить сопротивление. Термин отлично передает принцип работы устройства, как сопротивления на одном электроде.

Полевые транзисторы: конструкция, сфера применения

Полевые транзисторы – это полупроводниковые триоды для регулирования электрических параметров сети при помощи поперечного электрического поля. Их особенность в возможности управления высокими мощностями, для чего разработаны полевые транзисторы 100 Ампер и выше, при помощи мощности небольшой. В противовес биполярным, они получили название униполярные, что связано с особенностями эксплуатации, процесс происходит с участием носителей одного вида: дырок или электронов. 

Полевые транзисторы нашли широкое распространение в электрических сетях. Чаще на них возложены задачи по включению или выключению подачи тока на печатаные платы, а также его усилению. Например, полевой транзистор 3205 находит применение в цепях коммутации инверторов, преобразователей постоянного тока, электроинструмента, что связано с его низким внутренним сопротивлением до 0,008 Ом. Устройство разработано компанией International Rectifier.

К особенностям относится увеличенная толщина оксида кремния, что позволяет транзистору выдерживать высокое входное и выходное напряжение. 

При производстве транзисторов применяются полупроводниковые материалы: кремний или арсенид галлия, для диэлектрика выбран оксид кремния. Для изготовления металлических элементов используют алюминий, золото, молибден. Полевые транзисторы имеют много общего со своими ранее разработанными предшественниками – биполярными. В электронных схемах на них также возложены задачи усиления, генерации, коммутации.

Характеристики выводов полярных транзисторов:

• при помощи затвора регулируется величина тока в сети;
• исток служит источником дырок или электронов, которые в транзисторе относятся к переносчикам зарядов;
• сток – это вывод, в направлении которого движутся дырки или электроны. 

Особенности полевых транзисторов

Полевые транзисторы получили широкое распространение благодаря высоким эксплуатационным характеристикам. Например, полевой транзистор IRF740 с изолированным затвором, имеет потенциал по переключению нагрузок в 400 В, при токе 10А, небольшом внутреннем сопротивлении 0,55 Ом. Устройство разработано компанией International Rectifier, ныне производится Vishay.

Полевые транзисторы можно встреть в операционных и дифференциальных усилителях, цифровых схемах, токовых ключах, радиочастотных усилителях. На их основе создают микропроцессоры, оборудование цифровой электроники, запоминающие устройства. Хорошо себя зарекомендовали запоминающие устройства, разработанные на базе полевых транзисторов, их работа основана на аккумулировании зарядов небольшими внутренними емкостями. 

Сравнение характеристик полярных и биполярных транзисторов:

1. Полярные и биполярные транзисторы имеют практически одинаковые электрические характеристики: допустимое напряжение и ток.
2. В конструкции МОП транзисторов предусмотрена изоляция затвора от токопроводящего канала. Таким образом можно на затвор подавать напряжение в 10В и более, не беспокоясь о диодной проводимости.
3. Полевые транзисторы, по сравнению с биполярными, отличаются меньшим потреблением энергии, более высоким входным сопротивлением и коэффициентом усиления.
4. По своим характеристикам биполярный транзистор идеально себя проявляет как усилитель тока. К важным преимуществам полевых относится отсутствие тока через затвор.
5. Полевые транзисторы относятся к быстродействующим. Например, полевой транзистор 2N7002 имеет скорость коммутации от 3 нс, что равно 3х10-9с.

Высокие эксплуатационные характеристики, надежность, возможность управления при помощи небольших напряжений, позволяют применять устройства в высокочастотных цепях. В связи с высокой конкуренцией между производителями, каждая компания стремиться уменьшить габариты и вес транзисторов, снизить их энергопотребление и стоимость.