興味深い実験: 電界効果トランジスタのいくつかの可能性。スキーム、説明

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興味深い実験: 電界効果トランジスタのいくつかの可能性。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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バイポーラトランジスタの入力抵抗は、カスケードの負荷抵抗、エミッタ回路内の抵抗の抵抗、およびベース電流伝達係数に依存することが知られています。場合によっては、比較的小さい場合があり、カスケードと入力信号ソースを一致させることが困難になります。電界効果トランジスタを使用すると、この問題は完全に解消されます。その入力抵抗は数十メガオーム、さらには数百メガオームに達します。電界効果トランジスタについてさらに詳しく知るには、提案されている実験を行ってください。

電界効果トランジスタの特性について少し。バイポーラ電極と同様に、フィールド電極には XNUMX つの電極がありますが、ゲート (ベースと同様)、ドレイン (コレクタ)、ソース (エミッタ) と呼び方が異なります。バイポーラ電界効果トランジスタと同様に、p チャネルと n チャネルという異なる「構造」があります。バイポーラ型とは異なり、pn 接合の形のゲートや絶縁ゲートを持つことができます。私たちの実験はその最初のものに関するものです。

電界効果トランジスタの基礎となるのはシリコンウェハ（ゲート）で、その中にチャネルと呼ばれる薄い領域があります（図1a）。チャネルの一方の側にはドレインがあり、もう一方の側にはソースがあります。トランジスタのプラス端子をソースに接続し、パワーバッテリーGB2のマイナス端子をドレインに接続すると（図1、b）、チャネルに電流が発生します。この場合、チャネルの導電率は最大になります。

面白い実験：電界効果トランジスタのいくつかの可能性

別の電源 GB1 をソース端子とゲート端子 (ゲートにプラス) に接続するとすぐに、チャネルが「狭く」なり、ドレイン-ソース回路の抵抗が増加します。この回路の電流はすぐに減少します。ゲートとソース間の電圧を変えることにより、ドレイン電流が制御されます。さらに、ゲート回路には電流が流れず、ドレイン電流は、ソースとゲートに印加される電圧によって生成される電界 (このため、トランジスタは電界効果と呼ばれます) によって制御されます。

上記は、p チャネルのトランジスタに当てはまりますが、トランジスタが n チャネルの場合、電源電圧と制御電圧の極性が逆になります (図 1c)。

ほとんどの場合、電界効果トランジスタは金属ケースに入っています。その場合、XNUMXつの主端子に加えて、設置中に構造の共通線に接続されるハウジング端子もある場合があります。

電界効果トランジスタのパラメータの 2 つは、初期ドレイン電流 (Ic start)、つまり、トランジスタのゲート電圧がゼロのときのドレイン回路の電流です (図 XNUMXa では、可変抵抗器のスライダーは下の位置にあります)。図のとおり）、特定の電源電圧で。

回路内で抵抗スライダーを滑らかに上に動かすと、トランジスタのゲートの電圧が増加するにつれてドレイン電流が減少し(図2b)、特定のトランジスタの特定の電圧ではほぼゼロまで低下します。この瞬間に対応する電圧をカットオフ電圧 (UZIots) と呼びます。

面白い実験：電界効果トランジスタのいくつかの可能性

ドレイン電流のゲート電圧に対する依存性は直線に非常に近いです。ドレイン電流の任意の増分を取得し、それをゲートとソース間の電圧の対応する増分で割ると、1,5 番目のパラメーターである特性の傾き (S) が得られます。このパラメータは、特性を削除したり、ディレクトリ内で検索したりしなくても、簡単に決定できます。初期のドレイン電流を測定し、ゲートとソース間に電圧 XNUMX V のガルバニ素子を接続し、その結果得られるドレイン電流を初期値から引き、残りを素子電圧で割れば十分です。特性の傾きの値をボルトあたりのミリアンペアで取得します。

電界効果トランジスタの機能についての知識は、その標準出力特性への理解を深めるのに役立ちます (図 2c)。ドレインとソース間の電圧がいくつかの固定ゲート電圧に対して変化すると、それらは除去されます。ドレインとソース間の特定の電圧までは出力特性が非線形であり、その後は顕著な電圧制限内ではほぼ水平になることが容易にわかります。

もちろん、実際の設計ではゲートにバイアス電圧を供給するために別の電源は使用されません。ソース回路に必要な抵抗値の定抵抗器を接続すると、バイアスが自動的に形成されます。

ここで、異なる文字インデックスを持つ KP103 (p チャネル付き)、KP303 (n チャネル付き) シリーズのいくつかの電界効果トランジスタを選択し、与えられた図を使用してそれらのパラメータを決定する練習をしてください。

電界効果トランジスタ - タッチセンサー。「センサー」という言葉は、感覚、感覚、知覚を意味します。したがって、私たちの実験では、電界効果トランジスタは、その端子の XNUMX つに触れると反応する敏感な素子として機能すると仮定できます。

たとえば、KP3 シリーズなどのトランジスタ (図 103) に加えて、あらゆる測定範囲の抵抗計が必要になります。抵抗計のプローブを任意の極性でドレイン端子とソース端子に接続します。抵抗計の矢印は、このトランジスタ回路の小さな抵抗を示します。

面白い実験：電界効果トランジスタのいくつかの可能性

次に、シャッター出力を指でタッチします。抵抗計の針は抵抗が増加する方向に急激にずれます。これは、電流の干渉によってゲートとソース間の電圧が変化したために起こりました。チャネル抵抗が増加し、抵抗計で記録されました。

ゲートから指を離さずに、別の指でソース端子に触れてみてください。オーム計の針は元の位置に戻ります。結局のところ、ゲートはハンド部分の抵抗を介してソースに接続されていることが判明しました。これは、これらの電極間の制御フィールドが実質的に消滅し、チャネルが導電性になったことを意味します。

電界効果トランジスタのこれらの特性は、タッチスイッチ、ボタン、スイッチによく使用されます。

電界効果トランジスタ - フィールドインジケータ。前の実験を少し変更して、ゲート端子（またはボディ）を備えたトランジスタを電源コンセント、またはそれに接続されている動作中の電気製品のワイヤーにできるだけ近づけます。効果は前の場合と同じです - 抵抗計の針は抵抗が増加する方向にずれます。これは理解できます。コンセントの近くまたはワイヤの周囲に電界が形成され、トランジスタが反応します。

この能力では、電界効果トランジスタが、新年の花輪の隠れた電気配線や断線の位置を検出するためのデバイスセンサーとして使用されます。この時点で電界強度が増加します。

インジケータートランジスタを電源コードに近づけて、電化製品の電源をオンまたはオフにしてみてください。電場の変化は抵抗計の針によって記録されます。

電界効果トランジスタ - 可変抵抗器。ゲートとソースの間にバイアス電圧調整回路を接続したら（図4）、図に従って抵抗スライダーを下の位置に設定します。前の実験と同様に、抵抗計の針はドレイン-ソース回路の最小抵抗を記録します。

面白い実験：電界効果トランジスタのいくつかの可能性

回路上で抵抗スライダーを上に動かすと、抵抗計の測定値の滑らかな変化 (抵抗の増加) を観察できます。電界効果トランジスタは、ゲート回路の抵抗値に関係なく、非常に広い範囲の抵抗値変化を持つ可変抵抗器になりました。オーム計接続の極性は重要ではありませんが、KP303 シリーズなどの N チャネルのトランジスタを使用する場合は、ガルバニ素子の極性を変更する必要があります。電界効果トランジスタ - 電流安定化装置。

この実験 (図 5) を実行するには、電圧 15 ～ 18 V の直流電源 (直列接続された 3336 電池 10 個または AC 電源)、抵抗値 15 の可変抵抗器が必要です。または 3 kOhm、5 つの定抵抗、測定限界が XNUMX ～ XNUMX mA のミリ電流計、はい電界効果トランジスタ。

面白い実験：電界効果トランジスタのいくつかの可能性

まず、図に従って抵抗スライダーを下の位置に設定します。これは、トランジスタへの最小電源電圧の供給（図に示されている抵抗R5とR2の値で約3 V）に対応します。 (必要な場合) 抵抗 R1 を選択して、トランジスタのドレイン回路の電流を 1,8 ～ 2,2 mA に設定します。回路上で抵抗スライダーを上に移動すると、ドレイン電流の変化が観察されます。現状のまま、もしくは若干増える可能性もございます。言い換えれば、電源電圧が 5 から 15...18 V に変化すると、トランジスタを流れる電流は (抵抗 R1 によって) 指定されたレベルに自動的に維持されます。また、電流メンテナンスの精度は初期設定値に依存し、値が小さいほど精度が高くなります。図に示すストック出力特性の分析は、この結論を確認するのに役立ちます。 2、c。

このようなカスケードは、電流源または電流発生器と呼ばれます。さまざまなデザインで見つけることができます。

著者: B.イワノフ

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