Блок питания на полевом транзисторе схема. Блок питания на полевом транзисторе: мощный линейный источник питания (13В, 20А)

Как собрать мощный линейный блок питания на полевых транзисторах. Какие преимущества имеет схема на полевых транзисторах. Каковы основные параметры и характеристики такого блока питания. Как реализовать защиту от перегрузки и короткого замыкания.

Преимущества блока питания на полевых транзисторах

Блок питания на полевых транзисторах имеет ряд преимуществ по сравнению со схемами на биполярных транзисторах:

• Меньшее падение напряжения на регулирующем элементе при больших токах нагрузки
• Более высокий КПД
• Простота схемы управления затвором
• Отсутствие эффекта вторичного пробоя
• Возможность параллельного включения для увеличения выходного тока

Эти преимущества делают схему на полевых транзисторах отличным выбором для построения мощного линейного источника питания.

Основные параметры блока питания

Рассмотрим типичные характеристики мощного линейного блока питания на полевых транзисторах:

• Выходное напряжение: 2-30 В
• Максимальный ток нагрузки: до 20 А
• Нестабильность выходного напряжения: не более 0.1%
• Уровень пульсаций: не более 5 мВ
• КПД: до 80-85%

Такие параметры позволяют использовать блок питания для питания различной радиоаппаратуры, зарядки аккумуляторов, лабораторных испытаний и других применений, требующих стабильного и мощного источника питания.

Схема блока питания на полевых транзисторах

Рассмотрим типовую схему мощного линейного блока питания на полевых транзисторах:

• Силовой каскад на двух параллельно включенных транзисторах MOSFET IRF3205
• Схема управления на операционном усилителе TL431
• Защита от перегрузки и КЗ на отдельном транзисторе
• Силовой трансформатор на 24В, 250 ВА
• Выходные конденсаторы большой емкости для сглаживания пульсаций

Такая схема обеспечивает высокую стабильность, хорошие динамические характеристики и надежную защиту.

Реализация защиты от перегрузки

Для защиты блока питания от перегрузки и короткого замыкания применяются следующие методы:

• Ограничение тока с помощью отдельного транзистора
• Тепловая защита силовых транзисторов
• Плавкий предохранитель на входе
• Защита от перенапряжения на выходе

Это позволяет избежать выхода из строя дорогостоящих силовых компонентов при нештатных режимах работы.

Особенности конструкции блока питания

При разработке конструкции мощного блока питания необходимо учитывать следующие моменты:

• Эффективное охлаждение силовых элементов
• Снижение влияния наводок и помех
• Правильная разводка силовых цепей
• Использование качественных компонентов
• Продуманный механический дизайн корпуса

Грамотная конструкция обеспечит высокую надежность и долговечность блока питания в эксплуатации.

Настройка и регулировка блока питания

После сборки блока питания необходимо выполнить его настройку:

• Установка выходного напряжения
• Регулировка порога срабатывания защиты по току
• Проверка стабильности напряжения при изменении нагрузки
• Измерение уровня пульсаций на выходе
• Тестирование работы защит

Правильная настройка позволит получить заявленные характеристики блока питания.

Применение блока питания

Мощный линейный блок питания на полевых транзисторах может использоваться в различных областях:

• Питание радиолюбительской аппаратуры
• Лабораторный источник питания
• Зарядное устройство для аккумуляторов
• Источник питания для автомобильной электроники
• Питание мощных светодиодных систем

Широкий диапазон регулировки и высокая нагрузочная способность делают его универсальным решением для многих применений.

Выбор компонентов для блока питания

При выборе компонентов для мощного блока питания следует обращать внимание на следующие моменты:

• Силовые транзисторы с низким сопротивлением канала
• Операционные усилители с малым смещением
• Высококачественные электролитические конденсаторы
• Мощные силовые диоды с малым падением напряжения
• Качественные разъемы и клеммы

Правильный выбор компонентов — залог надежной и долговечной работы блока питания.

Заключение

Мощный линейный блок питания на полевых транзисторах является отличным выбором для построения стабильного источника питания с высокими характеристиками. Грамотная схемотехника и конструкция позволяют получить надежное устройство для различных применений. При этом важно уделить внимание выбору компонентов и правильной настройке для достижения оптимальных параметров.

Регулируемый блок питания на полевом транзисторе схема

Современные мощные переключательные транзисторы имеют очень маленькие сопротивления сток-исток в открытом состоянии, это обеспечивает малое падение напряжения при прохождении через эту структуру больших токов. Это обстоятельство позволяет использовать такие транзисторы в электронных предохранителях. Например, транзистор IRL имеет сопротивление сток-исток, при напряжении исток-затвор 10В, всего 0, Ом. Это говорит о том, что при данном токе транзистор можно устанавливать без применения радиатора. Хотя я всегда стараюсь ставить хотя бы небольшие теплоотводы.

Поиск данных по Вашему запросу:

Регулируемый блок питания на полевом транзисторе схема

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Регулируемый блок питания на транзисторах
• Схемы блоков питания своими руками
• Защита от КЗ на полевом транзисторе
• Лабораторный блок питания для рабочего места (3-18В 4А)
• Самодельный блок питания на MOSFET транзисторе
• :: МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ ::

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Простой мощный лабораторный блок питания

Регулируемый блок питания на транзисторах

Применение TL Аналог стабилитрона. Схемы источников напряжения. Схемы источников тока. Схемы комбинированных источников питания. Схемы комбинированных источников питания с регулировкой напряжения от нуля. Схемы комбинированных источников питания с регулировкой напряжения и тока от нуля.

Схемы комбинированных источников питания с регулировкой напряжения и тока от нуля, с индикацией режимов работы. Устранение выбросов при включении и выключении.

Опытный образец источника питания. Дополнение 1. Устранение проблемы регулировки тока. Опытный образец источника питания со всеми доработками. Микросхема TL — регулируемый стабилитрон. TL — вариант с опорным напряжением 1,25 В. Со времени её создания прошло более сорока лет, но она и сегодня не потеряла своей актуальности.

В Интернете можно найти большое количество примеров с применением этой замечательной микросхемы. Тем не менее, когда у меня возникла необходимость сделать простой линейный блок питания с регулировкой напряжения и тока, я не нашёл ничего, на чём хотелось бы остановиться. Пришлось самому заняться разработкой. В этой статье будут рассмотрены практические схемы, через которые я сам прошёл в процессе разработки конкретного источника питания для имеющегося у меня трансформатора с выходным напряжением 20В и допустимым током нагрузки 1,0 А..

Все они работоспособны. Отличаются только функциональностью. Все схемы были отмоделированы. Модели тоже прилагаются. Для каждой схемы я попытался выделить преимущества и недостатки. Ни один стабилитрон по точности поддержания напряжения не может сравниться со стабилитроном, построенным на базе микросхемы TL TL Простейшая схема.

Самая простая схема — стабилитрон на 2,5 1,25 В, представлена на рисунке Простейший стабилитрон: a — на 2,5 В, b — на 1,25 В. Схема регулируемого стабилитрона. Если добавить два резистора, можно получить стабилитрон, напряжение стабилизации которого можно устанавливать произвольно.

Схема регулируемого стабилитрона показана на рисунке 2. Регулируемый стабилитрон. Для стабилитрона TLопорное напряжение Uоп с большой точностью можно считать равным 2,5 В. Для TL напряжение Uоп зависит от производителя и может быть равным 1,25 или 1,24 В.

Для определённости в дальнейшем будем считать его равным 1,25 В. Конкретные значения сопротивлений резисторов R1 и R2 с точки зрения экономичности схемы желательно выбирать побольше. Но слишком большие значения могут снизить скорость реакции микросхемы на изменение нагрузки или входного напряжения и сделать ощутимым влияние входного тока Iвх управляющего электрода, протекающего через резистор R1, на напряжение стабилизации.

Оптимальной является величина R1 порядка 10 — 30 КОм. Максимально допустимое напряжение стабилизации Uстдоп для TL равно 36 В, а для TL, в зависимости от производителя, лежит в диапазоне 15 — 20 В. Максимально допустимый ток для обеих микросхем равен мА. Но это не значит, что такой ток можно допускать при любых напряжениях стабилизации.

Он может быть ограничен предельно допустимой мощностью, рассеиваемой корпусом микросхемы. Лично меня такая температура не устраивает. Рассчитаем, какую максимальную мощность можно допустить в этом случае. Зная напряжение стабилизации Uст, можно определить максимально допустимый ток Iдоп в микросхеме:. Для увеличения рассеивания тепла микросхемой, необходимо впаивать её в печатную плату не слишком высоко, не более 3 мм над платой.

Выводы микросхемы очень неплохо отводят тепло от кристалла. Схема регулируемого стабилитрона повышенной мощности. Если необходимо увеличить ток в цепи стабилитрона, следует использовать схему, приведённую на рисунке 3, с дополнительным транзистором.

Регулируемый стабилитрон повышенной мощности. Напряжение стабилизации рассчитывается по той же формуле, что и для предыдущей схемы. Схема простейшего источника напряжения. Схема простейшего источника напряжения приведена на рисунке 4. Модель этого источника можно посмотреть здесь.

Если резистор R2 заменить потенциометром, получим регулируемый источник напряжения. Недостатком схемы является небольшая нагрузочная способность. При больших токах и высоких напряжениях ток в микросхеме U1 может превысить предельно допустимый.

С составным эмиттерным повторителем на биполярных комплементарных транзисторах. Для увеличения нагрузочной способности вместо транзистора Q1 можно применить составной транзистор.

Но более предпочтительным является составной эмиттерный повторитель на комплементарных транзисторах, использованный в схеме, показанной на рисунке 5, потому, что он обеспечивает меньшее падение напряжения.

Источник напряжения с составным эмиттерным повторителем на комплементарных транзисторах. Здесь его модель. С составным эмиттерным повторителем на биполярном и полевом транзисторах. Вместо биполярного транзистора Q2 можно использовать полевой транзистор, в соответствии со схемой, показанной на рисунке 6. Источник напряжения с составным эмиттерным повторителем на биполярном и полевом транзисторах.

Схема с полевым транзистором имеет то преимущество, что ассортимент мощных полевых транзисторов с P — каналом больше, чем биполярных р-n-p. Общим недостатком всех представленных выше источников напряжения является использование в выходной цепи эмиттерного повторителя.

Падение напряжения на выходном каскаде составляет 2 — 4 В. Причём максимальное — на полевом транзисторе. Это означает, что в случае регулируемого источника питания, максимальное выходное напряжение будет на 2 — 4 В меньше, чем напряжение на входе схемы. То есть, налицо не полное использование входного напряжения.

С выходным каскадом по схеме с общим эмиттером. Схему с составным эмиттерным повторителем на комплементарных транзисторах, приведённую на рисунке 5, легко превратить в схему с общим эмиттером на выходе, как это показано на рисунке 7. Источник напряжения с выходным транзистором, выполненным по схеме с общим эмиттером. Неправильная модель. Это же свидетельствует о том, что модель не всегда отражает всех ньюансов реального изделия.

Я не просто корректирую, а оставляю неправильные модели, поскольку этот сайт направлен в том числе и на обучение основам схемотехники. Им же предложен вариант усранения возбуждения путём введения местной отрицательной обратной связи, уменьшающей коэффициент усиления в петле общей обратной связи, показанный на рисунке 7а.

Правильная модель. На рисунке 8 изображена вторая схема источника напряжения с выходным каскадом, выполненным по схеме с общим эмиттером. Вариант 2. Модель некорректна.

Эта модель так же не корректна, как и модель на рисунке 7, по той же причине. Но тогда схема будет неработоспособна потому, что напряжение меду коллектором Q1 и шиной питания может стать больше, чем падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора Q2. Однако такая коррекция возможна в случае использования в Q2 полевого транзистора вместо биполярного.

Падение напряжения на транзисторе, включённом по схеме с общим эмиттером может быть меньше 1 В и определяется напряжением его насыщения. С выходным каскадом по схеме с общим истоком. Если вместо биполярного транзистора использовать полевой, включённый по схеме с общим истоком, падение напряжения на нём может составлять доли вольта, если сопротивление его канала достаточно мало.

Схемы источников напряжения с полевым транзистором на выходе, включённым по схеме с общим истоком, представлены на рисунках 9 и Источник напряжения с выходным транзистором, выполненным по схеме с общим истоком. Корректная модель приведена на рисунке 9а.

Корректная модель приведена на рисунке 10а. Эта схема по всем параметрам превосходит все предыдущие и является, на мой взгляд, самой лучшей среди них. Схемы источников напряжения отрицательной полярности. На микросхемах TL, TL можно построить источник напряжения отрицательной полярности. На рисунках 11 — 13 приведены примеры таких схем с биполярным и полевым транзистором на выходе. Источник напряжения отрицательной полярности с биполярным транзистором на выходе.

Источник напряжения отрицательной полярности повышенной мощности с биполярным транзистором на выходе.

Схемы блоков питания своими руками

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. При ремонте и конструировании различной электронной техники возникает необходимость в мощном лабораторном блоке питания с регулировкой в широких пределах выходного напряжения и тока. Исходя из вышесказанного был разработан и изготовлен относительно несложный блок питания, не требующий дефицитных деталей, имеющий следующие параметры и возможности:.

Простой лабораторный блок питания делаем своими руками с схема на полевом транзисторе и регулируемом параллельном.

Защита от КЗ на полевом транзисторе

В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы. Гораздо экономичней вместо биполярных транзисторов устанавливать силовые МОП MOSFET транзисторы, которые при тех же токах имеют гораздо меньшее в 5 раз падение напряжения на открытом переходе сток-исток. Проще всего вместо силового p-n-p транзистора установить мощный p-канальный полевой транзистор, ограничив с помощью дополнительного стабилитрона напряжение между истоком и затвором на уровне 15В. Параллельно стабилитрону подключается резистор сопротивлением около 1 кОм для быстрой разрядки ёмкости затвор-исток. Гораздо более распространены и доступней силовые n- канальные МОП транзисторы, но принципиальная схема устройства с такими транзисторами несколько усложняется, так как для полного открытия канала сток-исток на затвор необходимо подать напряжение на 15 В выше напряжения силовой части. Ниже рассмотрена схема такого устройства. Основа конструкции мало отличается от ранее рассмотренных устройств на биполярных силовых транзисторах. В схеме желательно использовать MOSFET с наиболее низким сопротивлением открытого канала, но максимальное допустимое напряжение этих транзисторов должно быть в 1,5 — 2 раза выше напряжения силовой цепи.

Лабораторный блок питания для рабочего места (3-18В 4А)

С помощью предлагаемой схемы блока питания для USB порта, можно подсоединить к компьютеру или ноутбуку внешнее USB-устройство, потребляющее большую мощность. Схема достаточно проста в изготовлении в домашних условиях, минимум дефицитных деталей и настройки. Стабильна в работе. Рано или поздно перед радиолюбителем возникает проблема изготовления универсального БП, который пригодился бы на все случаи жизни. То есть имел достаточную мощность, надёжность и регулируемый в широких пределах, к тому же защищал нагрузку от чрезмерного потребления тока при испытаниях и не боялся коротких замыканий.

Сегодня многие радиолюбители занимаются самостоятельной сборкой различных электронных приборов. Надо сказать, это интеллектуальное увлечение, которое не только позволяет постоянно держать мозги в тонусе, но и экономить на покупке новых, иногда дорогостоящих, приборов и дополнений к ним.

Самодельный блок питания на MOSFET транзисторе

Новокузнецк, Кемеровская обл. Логин: Пароль Забыли? Простые импульсные блоки питания. Практика Блоки питания. Диод VD1 включить наоборот! Константин riswel.

:: МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ ::

Для питания различных транзисторных конструкций решил собрать блок питания далее — БП со стабилизатором на полевых транзисторах, так как они имеют малое падение напряжения при больших токах в нагрузку. Узел ограничения тока в нагрузку позволяет уменьшить последствия после аварийных ситуаций, а надеяться только на один предохранитель не очень разумно. Правда, мне не понравилось место установки «датчика тока» R7 в схеме. Перед сборкой стабилизатора, показалось, что из-за него возможна просадка выходного напряжения. Все-таки, мне не повезло. При испытании БП, уже при токе нагрузки всего 4 А напряжение на нагрузке проседало с 14,56 до 13,72 В. Схема доработанного БП показана на Рис.

схем Источники питания. Регулируемый стабилизатор тока (16 В7 А). 6 10 Бестрансформаторный блок питания на полевом транзисторе.

Загрузок: Блок питания на полевых транзисторах IRF При этом придется добавить еще один транзистор. Источник питания на полевых транзисторах типа IRF

Выходное напряжение блока питания от 2 до 30 А при максимальном выходном токе 20 А. Резисторы R4 R6 R8 R10 служат для уравнивания тока через транзисторы, так как в результате различий в коэффициентах передачи они могут при равных условиях открываться в разной степени. Схема защиты от перегрузки по току работает по измерению напряжения на сопротивлении, включенном последовательно нагрузке. Эти выводы подключены параллельно сопротивлению, образованному резисторами R5 R7 R9 R11, которые включены последовательно с нагрузкой.

Используя в схеме стабилизатора мощный полевой транзистор, можно собрать простой стабилизатор, тем не менее имеющий очень хорошие параметры.

Описанное устройство предназначено для преобразования постоянного автомобильного напряжения 12 Вольт в сетевое Вольт, с частотой порядка 50 Гц. Выходная мощность при использовании указанных номиналов составит порядка Ватт. Основа преобразователя — задающий генератор на частоту Гц, который построен на микросхеме TL Драйвер предварительный усилитель построен на транзисторах VT1, VT2. Драйвер предназначен для раскачки выходного каскада, построенный на полевых транзисторах VT3, VT4. Этот каскад нагружен трансформатором Т1. Вторичная обмотка силового трансформатора с конденсатором и нагрузкой образуют колебательный контур.

При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор. Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис.

Блок питания на полевых транзисторах IRF3205 » Сервер радіоаматорів Прикарпаття

Блок питания на полевых транзисторах IRF3205

Для питания различных транзисторных конструкций решил собрать блок питания (далее – БП) со стабилизатором на полевых транзисторах, так как они имеют малое падение напряжения при больших токах в нагрузку.

Собрал и проверил схему стабилизатора RK9UC  [1], показанную на Рис. 1. Эта схема выбрана из-за того, что имеет узел стабилизации (ограничения) тока в нагрузку (за это отвечают элементы = R6 R7 и VT5, выделенные на схеме красным цветом). Узел ограничения тока в нагрузку позволяет уменьшить последствия после аварийных ситуаций, а надеяться только на один предохранитель не очень разумно. Правда, мне не понравилось место установки «датчика тока» R7 в схеме.  Перед сборкой стабилизатора, показалось, что из-за него возможна просадка выходного напряжения. Так как из-за падения напряжения на «датчике тока» R7 «регулируемый стабилитрон» DA1 будет неправильно корректировать выходное напряжение. Все-таки, мне не повезло. При испытании БП, уже при токе нагрузки всего 4 А напряжение на нагрузке проседало с 14,56 до 13,72 В. При закорачивании «датчика тока» R7 «просадка» значительно уменьшалась.

 

Чтобы спасти изготовленный БП от капитальных переделок, было принято решение, перенести детали R6 R7 VT5 в плюсовую цепь, и поставить их перед стабилизатором, между плюсом выпрямителя и стоками полевых транзисторов,  так как сделал RA3WDK [2].

Схема доработанного БП показана на Рис. 2. Он обеспечивает выходное напряжение в пределах 9…17 В, при токе в нагрузку до 14 А, это значение тока ограничено мощностью примененного трансформатора Тр1 типа ТС-180. Если применить трансформатор типа ТС-270, максимальный ток можно ограничить на уровне 20 А. При этом придется добавить еще один транзистор IRF3205, включенный параллельно транзисторам VT3 и VT4.

 

 

Для работы стабилизатора на полевых транзисторах VT3 и VT4 необходимо, чтобы напряжение на входе выпрямителя было на 2…3 В больше чем на выходе.
Но для нормальной работы полевых транзисторов VT3 и VT4 типа IRF3205 напряжение на их затворах должно быть на 5…7 В больше чем на истоках. Для этого нужно либо поднять выпрямленное напряжение на входе всего стабилизатора или использовать дополнительный удвоитель напряжения на элементах C3 VD5 VD6 C6 для питания цепи затворов транзисторов VT3 и VT4.

При увеличении тока нагрузки свыше расчетного, падение напряжения на резисторе R2 превысит значение 0,7 В. Это напряжение, через резистор R3 будет приложено к переходу база–эмиттер транзистора VT1, открывая его. Ток через открытый переход коллектор–эмиттер транзистора VT1 и резисторы R4 и R5, создает падение напряжения на резисторе R5. Это напряжение, приложенное к переходу база–эмиттер транзистора VT2, открывает его. Открытый переход коллектор–эмиттер транзистора VT1 шунтирует «регулируемый стабилитрон» DA1, вследствие чего выходное напряжение уменьшается на столько, на сколько это необходимо для ограничения тока в нагрузку, согласно выбранного уровня.
Резисторы R7 и R9 предназначены для равномерного распределения тока между полевыми транзисторами VT3 и VT4.
Стабилитрон VD8 служить для защиты цепи стоков полевых транзисторов VT3 и VT4.

Конденсатор С7 служит для повышения помехоустойчивости узла стабилизации (ограничения) тока в нагрузку.

Микроамперметр РА1 на 150 – 200 мкА от кассетных магнитофонов, например М68501, М476/1. Родная шкала снята, вместо нее установлена самодельная шкала, изготовленная с помощью программы FrontDesigner_3.0, файлы шкал можно скачать с сайта журнала [3].
Правильно собранный, без ошибок, БП запускается сразу.
Все малогабаритные детали собраны на односторонней печатной плате (Рис. 3).

 

 

Монтаж БП показан на Рис. 4.

 

Изменяя сопротивление резисторов R11 и R13, устанавливаем пределы регулировки выходного напряжения. При указанных сопротивлениях резисторов R11 – R13 выходное напряжение регулируется в пределах 9…17 В.

Нагружаем БП на эквивалент нагрузки, мощный резистор, сопротивлением 1…1,5 Ом. Последовательно с эквивалентом подключаем образцовый амперметр. Подбором сопротивления резистора R1 устанавливаем предел измерения для амперметра РА1. Движком резистора R12  увеличиваем напряжение на выходе, тем самым увеличиваем ток в нагрузку сверх расчетного уровня. Смотрим, есть ли ограничение тока, работает ли стабилизация тока?

Результаты посте переделки: напряжение Uхх = 14,64 В, при токе нагрузки = 12 А напряжение на нагрузке Uн =14,52 В.
Теперь можно закрывать крышку. БП собран в корпусе размерами 150х120х260 мм, внешний вид показан на Рис. 5.

 

Изготовленный БП также часто используется для питания транзисторного КВ усилителя мощности и шуруповерта, у которого вышла из строя аккумуляторная батарея.

 

 

Скачать схему в формате splan: power_source_irf3205_scheme.spl [33.23 Kb] (скачувань: 1916)

Скачать разводку печатной платы: power_source_ft.lay [90.94 Kb] (скачувань: 1608)

 

Мельничук Василий Васильевич (UR5YW),
г. Черновцы, Украина.
E-mail: [email protected]

 

Использованная литература:

1. Стабилизатор RK9UC  http://vprl.ru/publ/tekhnologii/nachinajushhim/tl431_chto_ehto_za_quot_zver_quot_takoj/9-1-0-17 , http://vprl.ru/staty/nachinayushi/tl/bp13v22a.gif
2. Блок питания Power supply «POWER ICE 30A v.3 http://ra3wdk.qrz.ru/tech.htm.
3. Шкалы РА1 для амперметра БП.rar

Шановний відвідувач, ви зайшли на сайт як незареєстрований користувач.
Рекомендуємо вам зареєструватись або увійти на сайт під своїм позивним.

2.9: Полевые транзисторы с переходом — Workforce LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

1733

• Tony R. Kuphaldt
• Schweitzer Engineering Laboratories via All About Circuits

Полевой транзистор (FET) представляет собой однополярное устройство , проводящее ток с использованием только одного типа носителей заряда. Если на основе пластины полупроводника N-типа носителями являются электроны. И наоборот, устройство на основе P-типа использует только отверстия.

На схемном уровне работа полевого транзистора проста. Напряжение, подаваемое на затвор , входной элемент, управляет сопротивлением канала , однополярной области между областями затвора. (Рисунок ниже) В N-канальном устройстве это слегка легированная пластина кремния N-типа с выводами на концах. исток и сток клеммы аналогичны эмиттеру и коллектору соответственно биполярного транзистора. В N-канальном устройстве тяжелая область P-типа по обеим сторонам от центра пластины служит управляющим электродом, затвором. Ворота аналогичны основанию BJT.

«Чистота рядом с благочестием» распространяется на производство полевых транзисторов. Хотя биполярные транзисторы можно производить за пределами чистой комнаты , для полевых транзисторов это необходимо. Даже в такой среде производство сложно из-за проблем с контролем загрязнения. Униполярный полевой транзистор концептуально прост, но сложен в изготовлении. Большинство современных транзисторов представляют собой разновидность металлооксидного полупроводника (более поздняя часть) полевого транзистора, содержащегося в интегральных схемах. Однако доступны дискретные устройства JFET.

Сечение переходного полевого транзистора.

Правильно смещенный N-канальный полевой транзистор (JFET) показан на рисунке выше. Затвор представляет собой диодный переход к полупроводниковой пластине исток-сток. Ворота имеют обратное смещение. Если бы между истоком и стоком было приложено напряжение (или омметр), стержень N-типа проводил бы ток в любом направлении из-за легирования. Для проводимости не требуется ни затвор, ни смещение затвора. Если затворный переход сформирован, как показано, проводимость можно контролировать степенью обратного смещения.

На рисунке ниже (а) показана обедненная область на затворном соединении. Это связано с диффузией дырок из области затвора P-типа в канал N-типа, обеспечивающей разделение зарядов вокруг перехода с непроводящей обедненной областью на переходе. Обедненная область простирается более глубоко в сторону канала из-за сильного легирования затвора и легкого легирования канала.

N-канальный JFET: (a) Истощение на затворном диоде. (b) Затворный диод с обратным смещением увеличивает область обеднения. (c) Увеличение обратного смещения увеличивает обедненную область. (d) Увеличение обратного смещения блокирует канал SD.

Толщина обедненной области может быть увеличена, как показано на рисунке выше (b), путем применения умеренного обратного смещения. Это увеличивает сопротивление канала стока истока за счет сужения канала. Увеличение обратного смещения в (c) увеличивает область обеднения, уменьшает ширину канала и увеличивает сопротивление канала. Увеличение обратного смещения V _GS в точке (d) отсечет ток канала. Сопротивление канала будет очень высоким. Это V _GS , при котором происходит отсечка, равно V _P , напряжению отсечки. Обычно это несколько вольт. Подводя итог, можно сказать, что сопротивление канала можно регулировать степенью обратного смещения затвора.

Исток и сток взаимозаменяемы, и ток от истока к стоку может протекать в любом направлении при низком уровне напряжения стоковой батареи (< 0,6 В). То есть сливная батарея может быть заменена источником переменного тока низкого напряжения. Для высокого напряжения питания стока, до 10 вольт для маломощных сигнальных устройств, полярность должна быть такой, как показано на рисунке ниже (a). Этот источник питания стока, не показанный на предыдущих рисунках, искажает область обеднения, увеличивая ее со стороны стока затвора. Это более правильное представление для обычных напряжений питания стока постоянного тока, от нескольких до десятков вольт. Напряжение стока В _DS увеличивается, область истощения ворот расширяется в сторону стока. Это увеличивает длину узкого канала, немного увеличивая его сопротивление. Мы говорим «немного», потому что большие изменения сопротивления связаны с изменением смещения затвора. На рисунке ниже (b) показан схематический символ N-канального полевого транзистора по сравнению с поперечным сечением кремния в (a). Стрелка затвора указывает в том же направлении, что и соединительный диод. «Указывающая» стрелка и «неуказывающая» полоса соответствуют полупроводникам P- и N-типа соответственно.

N-канальный JFET поток электронов от истока к стоку в (a) поперечном сечении, (b) условном обозначении.

На приведенном выше рисунке показан большой поток электронов от (-) клеммы батареи к истоку полевого транзистора, через сток и обратно к (+) клемме батареи. Этот поток тока можно контролировать, изменяя напряжение затвора. Нагрузка, включенная последовательно с батареей, воспринимает усиленную версию изменяющегося напряжения затвора.

Также доступны P-канальные полевые транзисторы

. Канал изготовлен из материала П-типа. Затвор представляет собой сильно легированную область N-типа. Все источники напряжения перевернуты в P-канальной схеме (рисунок ниже) по сравнению с более популярным N-канальным устройством. Также обратите внимание, что стрелка указывает на затвор условного обозначения (b) полевого транзистора с P-каналом.

P-канальный JFET: (a) затвор N-типа, канал P-типа, инвертированные источники напряжения по сравнению с N-канальным устройством. (b) Обратите внимание на перевернутую стрелку затвора и источники напряжения на схеме.

По мере увеличения положительного напряжения смещения затвора сопротивление P-канала увеличивается, уменьшая ток, протекающий в цепи стока.

Дискретные устройства производятся с поперечным сечением, показанным на рисунке ниже. Поперечное сечение, ориентированное так, чтобы оно соответствовало условному обозначению, перевернуто по отношению к полупроводниковой пластине. То есть соединения затвора находятся на верхней части пластины. Ворота сильно легированы, P ⁺ , чтобы хорошо рассеивать отверстия в канале для большой области истощения. Соединения истока и стока в этом N-канальном устройстве сильно легированы N ⁺ для снижения сопротивления соединения. Однако канал, окружающий затвор, слегка легирован, что позволяет отверстиям от затвора глубоко диффундировать в канал. Это район N ^— .

Переходной полевой транзистор: (a) поперечное сечение дискретного устройства, (b) условное обозначение, (c) поперечное сечение устройства с интегральной схемой.

Все три клеммы FET доступны в верхней части кристалла для версии с интегральной схемой, поэтому слой металлизации (не показан) может соединять несколько компонентов. (Рисунок выше (c)). Полевые транзисторы с интегральной схемой используются в аналоговых схемах из-за высокого входного сопротивления затвора. N-канальная область под затвором должна быть очень тонкой, чтобы собственная область вокруг затвора могла контролировать и отрезать канал. Таким образом, области ворот по обеим сторонам канала не нужны.

Переходной полевой транзистор (статического индукционного типа): (a) поперечное сечение, (b) условное обозначение.

Статический индукционный полевой транзистор (SIT) представляет собой короткоканальное устройство со скрытым затвором. (Рисунок выше) Это силовое устройство, а не небольшое сигнальное устройство. Низкое сопротивление затвора и малая емкость затвор-исток обеспечивают быстродействующее переключающее устройство. SIT рассчитан на сотни ампер и тысячи вольт. И, как говорят, способен работать на невероятной частоте 10 ГГц.

Металло-полупроводниковый полевой транзистор (MESFET): (а) условное обозначение, (б) поперечное сечение.

Металло-полупроводниковый полевой транзистор (MESFET) похож на JFET, за исключением того, что затвор представляет собой диод Шоттки, а не переходной диод. Диод Шоттки представляет собой металлический выпрямляющий контакт к полупроводнику по сравнению с более распространенным омическим контактом. На рисунке выше исток и сток сильно легированы (N ⁺ ). Канал слабо легирован (N ^— ). MESFET имеют более высокую скорость, чем JFET. MESET — это устройство в режиме истощения, обычно включенное, как JFET. Они используются в качестве усилителей мощности СВЧ до 30 ГГц. MESFET могут быть изготовлены из кремния, арсенида галлия, фосфида индия, карбида кремния и алмазного аллотропа углерода.

• Полевой транзистор с униполярным переходом (FET или JFET) назван так потому, что проводимость в канале обусловлена ​​одним типом носителя
• Исток, затвор и сток полевого транзистора соответствуют эмиттеру, базе и коллектору биполярного транзистора соответственно.
• Применение обратного смещения к затвору изменяет сопротивление канала за счет расширения области обеднения затворного диода.

---

Эта страница под названием 2.9: Junction Field-effect Transistors распространяется в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License 1. 3 и была создана, изменена и/или курирована Тони Р. Купхалдтом (Все о цепях) посредством исходного содержимого, которое было отредактировано для стиль и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Тони Р. Купхалдт

   Лицензия

   ГНУ ФДЛ

   Версия лицензии

   1,3

2. Теги

   1. источник@https://www. allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors

Полевые транзисторы с переходом (JFET) | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

Эта страница частично использует JavaScript. Эта страница может работать неправильно, если эти функции не поддерживаются вашим браузером или настройка отключена.​
Пожалуйста, ищите необходимую информацию на следующих страницах:

<Работа JFET>
JFET : Junction Field-Effect Transistor
(1) В N-канальном переходе полевого транзистора (рис. 3-3 (a)), между стоком и истоком электроны текут от истока к стоку.
(2) При обратном смещении между затвором и истоком обедненный слой расширяется и подавляет поток электронов в (1). (Сужение пути потока электронов)
(3) Если напряжение обратного смещения между затвором и истоком еще больше увеличивается, обедненный слой блокирует канал, и поток электронов прекращается.