Полевые транзисторы, схемы включения и правильная их настройка, именно это является основой корректной работы устройства, в котором задействованы полевые транзисторы. Широкий спектр преимуществ, таких как высокое входное сопротивление, простота изготовления, простота операций и так далее, делает МОП-транзисторы (FET) широко используемыми в различных устройствах, особенно в системах интегральных схем.
Полевые транзисторы — это МОП-транзисторы 2-го поколения после биполярных. Их можно использовать в качестве усилителей в осциллографах, испытательных и измерительных приборах, электронных вольтметрах, а также при коммутации.
Давайте вначале посмотрим подробно на схемы включения FET-транзисторов, варианты которых показаны ниже. В способах включения полевиков в схему нет ничего нового, принцип почти такой же как у биполярных приборах. То есть, существует три основных варианта включения: с общим истоком, с общим стоком или с общим затвором. Но управляются эти два полупроводника по разному: у биполярного прибора базовый ток является управляющим, а у полевого — напряжение затвора.
Основы проектирования схем на полевых транзисторах
Полевые транзисторы включенные с общим истоком
Схема подключения полевика с общим истоком, в принципе такая же как и у биполярного прибора включенного с общим эмиттером. Такой тип включения обусловлен возможностью передавать большой ток и мощность, при этом в цепи стока транзистора происходит переворот напряжения фазы.
Сопротивление на входе цепи затвор-исток становится очень высоким, которое насчитывает несколько сотен мОм. Однако его можно уменьшить, если включить в схему дополнительный резистор в разрыв затвора и истока, тем самым гальванически подтянется затвор на общую точку проводов. Такой вариант является защитой МОП-транзистора от электромагнитных наводок.
Номинальное сопротивление резистора защиты Rз может находится в диапазоне 1-3 мОм, а его подбор выполняется таким образом, чтобы этот шунт не мог очень влиять на сопротивление перехода затвор-исток, однако и нельзя позволить возникновению слишком большого напряжения от управляющего p-n перехода, смещенного в обратном направлении.
Значительное сопротивление на входе полевого транзистора, подключенного по схеме с общим истоком, можно считать важным преимуществом относительно других подобных полупроводников, особенно когда его применяют в конструкциях для усиления напряжения и мощности. Во всяком случае общее сопротивление резистора Rc, установленного в цепи стока, как правило больше нескольких килоом не бывает.
Полевые транзисторы включенные с общим стоком
Полевой транзистор с общим стоком, и если сравнивать этот тип подключения с биполярным прибором, то это, не что иное как подключение с общим коллектором. Такой способ подключение в основном применяется в каскадах согласования силовых цепей, и обеспечивать выходное напряжение совпадающее по фазе с входным.
МОП-транзисторы включенные с общим затвором
Полевик с общим затвором — по аналогии с биполярным прибором, будет означать — каскад с общей базой. Токовое усиление здесь отсутствует, соответственно и коэффициент усиления по мощности в несколько крат ниже каскада включенного с общим истоком. В период усиления, напряжение находится в той же фазе, которая является управляющей.
Справедливо считать, что если выходной ток имеет такое же значение как и входной, в таком случае коэффициент токового усиления равняется «1», а коэффициент увеличения напряжения, будет составлять более единицы.
В этом включении имеется особенная характеристика — обратная отрицательная токовая связь в параллели, так как во время увеличения напряжения управления на входе, возможности истока нарастают, а ток стока идет в сторону меньшего значения, следовательно понижает напряжение на установленном резисторе в цепочке истока Rи.
Исходя из выше сказанного можно определить, что в одном случае напряжение на истоковом резисторе увеличивается за счет повышения входящего сигнала, но вместе с тем происходит уменьшение снижение тока в цепи стока — это то, что называется отрицательной обратной связью.
Такое фактическое явление создает более широкий диапазон высоких частот, следовательно схема включения с общим затвором очень распространена в устройствах усиливающих высокочастотное напряжение.