устройство полевого транзистораЕсли вы знакомились с темой биполярных транзисторов в разделе:"Электрику о транзисторах", то обратили внимание на такой параметр, как входное сопротивление. Оно зависит от сопротивления нагрузки, коэффициента передачи транзистора, сопротивления резистора в цепи его эмиттера и бывает оно иногда сравнительно небольшим. А это иногда усложняет согласование каскада с датчиком входного сигнала либо с предыдущим уилительным каскадом.
Совсем другое дело - полевой транзистор. Входное сопротивление его велико, и вопроса о согласовании каскада на полевом транзисторе с источником входного сигнала практически не возникает.
Как и у биполярного транзистора, у полевого три электрода, но называют их иначе: затвор (аналогичен базе), сток (коллектор), исток (эмиттер). Да и устройство полевого транзистора другое (рис.1а). Основой его служит пластина кремния (затвор), в которой имеется тонкая область, называемая каналом. По одну сторону канала расположен сток, по другую - исток. При подключении к истоку положительного, а к стоку отрицательного полюсов батареи питания (рис.1б) в канале возникает электрический ток. Канал в этом случае обладает максимальной проводимостью. Стоит подключить еще один источник питания к выводам истока и затвора (плюсом к затвору), как канал "сужается", образуя увеличение сопротивления в цепи сток-исток. Сразу же уменьшается и ток в этой цепи.


подключение полевого транзистораИзменением напряжения между затвором и истоком регулируют ток стока. Причем в цепи затвора тока практически нет, управление током стока осуществляется электрическим полем (вот почему транзистор называют полевым), создаваемым приложенным к истоку и затвору напряжением. Приведенное устройство транзистора и схема его включения относятся к транзистору с так называемым р-каналом. Если же транзистор с n-каналом, то оплярность питающего и управляющего напряжений изменяется на обратную (рис.1в). Конструктивно чаще всего можно встретить полевой транзистор, выполненный в металлическом корпусе (см. фото), хотя встречается разновидность транзистора и в пластмассовом корпусе. Если корпус металлический, то помимо основных выводов, может быть и четвертый вывод - вывод корпуса, который обычно соединяют с общим проводом собираемой конструкции.
Теперь о параметрах полевого транзистора.

Один из них - начальный ток стока Iснач, т.е. ток в цепи стока при нулевом напряжении на затворе транзистора (на рис.2 движок резистора в нижнем по схеме положении) и при заданном напряжении питания. Если начать подавать на затвор напряжение, то по мере его роста (передвижения движка резистора вверх по схеме) ток стока уменьшается (рис.3а) и при определенном для данного транзистора напряжении падает до нуля. Напряжение, соответствующее данному моменту, называется, напряжением отсечки (Uзи_отс).

параметры полевого транзистораграфик тока стока
Кривая зависимости тока стока от напряжения на затворе достаточно прямая. Если на ней взять произвольное приращение тока стока и поделить его на соответствующее приращение напряжения между затвором и истоком, получим третий параметр - крутизну харакеристики. Этот параметр достаточно нетрудно определить и без снятия характеристики или поиска ее в справочнике - достаточно измерить начальный ток стока, а затем подключить к затвору (относительно истока), скажем, элемент, напряжением 1,5В. Вычитаете получившийся ток стока из начального и делите остаток на напряжение элемента - получите значение крутизны характеристики.
И еще один параметр нужно знать при использовании на практике того или иного полевого транзистора - наибольшее допустимое напряжение между стоком и истоком (Uси_макс).
Знание особенностей полевого транзистора дополнит знакомство с его стоковыми выходными характеристиками (рис.3б).ВАХ полевого транзисторасхема с общим истоком
Снимают их при изменении напряжения питания, т.е. напряжения между стоком и истоком для каждого фиксированного напряжения на затворе. Нетрудно заметить, что до определенного питающего напряжения выходная характеристика нелинейна, а затем в значительных пределах напряжения практически горизонтальна.
Конечно, для подачи напряжения смещения на затвор отдельный источник питания не применяют. Смещение образуется автоматически при включении в цепь истока постоянного резистора (рис.4) нужного сопротивления. Чтобы резистор не влиял на усилительные свойства каскада, его шунтируют по переменному току конденсатором. Таково типовое включение полевого транзистора по схеме с общим истоком, обеспечивающее усиление сигнала.
При монтаже полевого транзистора следует помнить, что он чувствителен к механическим и тепловым воздействиям. Поэтому выводы транзистора разрешается изгибать не ближе 3мм от корпуса и так осторожно, чтобы усиление не передалось стеклянным изоляторам. Температура пайки не должна превышать 260°С и здесь целесообразно пользоваться паяльником мощностью не более 60Вт с напряжением питания 6..12В. В качестве припоя рекомендуется ПОС-61, а в качестве флюса - спиртовой раствор канифоли. Время пайки не должно превышать 3сек. Между корпусом и местом пайки вывод следует придерживать пинцетом, отводящим тепло. Вывод корпуса следует впаивать в конструкцию первым, а выпаивать последним.

Полевой транзистор - сенсорный датчик

сенсорный датчик из полевого транзистораСлово "сенсорный" означает чувствительный, поэтому можно считать, что в нашем эксперименте полевой транзистор будет выступать в роли чувствительного элемента, реагирующего на прикосновение к нему. Кстати, в телевизорах прошлых лет на передней стенке стояли сенсорные контакты, прикосновение к которым вызывало переключение на ту или иную программу.

читать далее...
Помимо транзистора понадобится любой омметр с любым диапазоном измерений. Подключите щупы омметра в любой полярности к выводам стока и истока - стрелка омметра покажет небольшое сопротивление этой цепи транзистора. А теперь коснитесь пальцем вывода затвора. Что произошло? Стрелка резко отклониласть в сторону увеличения сопротивления. Произошло это потому, что вы приложили к затвору электрический потенциал и между затвором и истоком образовалась электрическое поле - оно и закрыло канал транзистора для прохождения тока между стоком и истоком. Увеличение сопротивления канала и зафиксировал омметр. Не отнимая пальца от затвора, попробуйте коснуться другим пальцем выводв истока. Стрелка омметра вернется в первоначальное состояние - ведь затвор оказался соединенным через сопротивление участка руки с истоком, а значит, управляющее поле между этими выводами практическо исчезло и канал стал токопроводящим. Именно по такому принципу работают различные сенсорные выключатели, кнопки и переключатели, использующие полевые транзисторы.

Полевой транзистор - индикатор поля

Сохранив в соответствии с предыдущим экспериментом соединения щупов омметра с транзистором, приблизьте транзистор выводом затвора либо корпусом возможно ближе к сетевой розетке или включенному в нее проводу электроприбора. Эфект будет тот же, что и в предыдущем случае - стрелка омметра отклонится в сторону увеличения сопротивления. Оно и понятно - вблизи розетки или вокруг провода образуется электрическое поле, на которое и среагировал транзистор. Недаром в подобном качестве полевой транзистор используется как датчик приборов для обнаружения скрытой проводки или места обрыва новогодней гирлянды - в этой точке напряженность поля возрастает.

Полевой транзистор - переменный резистор

полевой транзистор в роли резистораСмотрим на рис.6. Подключив между затвором и истоком цепь регулировки напряжения смещения, состоящую из гальванического элемента и переменного резистора, установите движок резистора в нижнее по схеме положение. Стрелка омметра, как и в предыдущих экспериментах, зафиксирует минимальное сопротивление цепи сток-исток.
Перемещая движок резистора вверх по схеме, вы сможете наблюдать плавное изменение показаний омметра. Полевой транзистор превратился в переменный резистор с очень широким диапазонм изменения сопротивления независимо от номинала резистора в цепи затвора. Полярность подключения омметра значения не имеет. Полярность же гальванического элемента придется изменить, если будет использоваться транзистор с n-каналом (например, серии КП303).

Полевой транзистор - стабилизатор тока

полевой транзистор как стабилизаторДля проведения этого эксперимента понадобится источник постоянного тока напряжением 15.18В (сетевой блок питания или четыре последовательно соединенные батареи напряжением 4,5В), переменный резистор сопротивлением 10 или 15кОм, два постоянных резистора, миллиамперметр со шкалой 5мА и все тот же полевой транзистор.
Вначале установите движок резистора в нижнее по схеме положение, соответствующее подаче на транзистор минимального питающего напряжения - около 5В при указанных на схеме номиналах резисторов R2 и R3. Подбором резистора R1 (если это понадобится) установите ток в цепи стока транзистора 1,8...2,2мА.
Перемещая движок резистора по схеме, наблюдайте за изменением тока стока. Может случиться, что он вообще останется прежним либо отклонится незначительно в большую сторону. Иначе говоря, при изменении питающего напряжения от 5 до 15В ток через транзистор будет автоматически поддерживаться на заданном уровне. Причем точность поддержания тока зависит от первоначально установленного значения - чем оно меньше, тем выше точность. Утвердиться в этом выводе поможет анализ стоковых характеристик, показанные на рис.3б.
Подобный каскад с полевым транзистором, используемый в конструкциях, называют источником тока или генератором тока.