Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. Unipolární tranzistory OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-024

3. Unipolární tranzistory U unipolárních tranzistorů se na vedení elektrického proudu podílí pouze jeden druh polovodičových nosičů proudu (proto unipolární). K řízení velikosti proudu, který těmito tranzistory prochází, se využívá elektrostatické pole, proto se také označují jako tranzistory řízené elektrickým polem (z anglického Field-Effect-Tranzistor, krátce FET).

4. Unipolární tranzistory Obr. 1 Princip tranzistoru řízeného elektrickým polem E — emitor G — hradlo C — kolektor 1 — oblast typu P 2 — kanál v základní destičce vodivosti typu N

5. Unipolární tranzistory Základem je tenká křemíková destička vodivosti typu N, která má ve své horní části vytvořenu oblast vodivosti typu P. Tato oblast se nazývá hradlo a označuje se G. Elektroda, kterou se do destičky přivádí proud, se nazývá emitor E (někdy se označuje jako S – Source), výstupní elektroda se nazývá kolektor C (někdy označovaný jako D – Drain).

6. Unipolární tranzistory Prostor v destičce pod hradlem se nazývá kanál, v tomto případě je kanál vodivosti typu N. Hradlo G vůči emitoru E představuje přechod PN polarizovaný ve zpětném směru. Elektrické pole v okolí přechodu zasahuje do kanálu a ovlivňuje v něm pohyb elektronů. Zvýšení závěrného napětí se projevuje jako zúžení vodivého kanálu, což vede ke zmenšení proudu IC, procházejícího tranzistorem a naopak.

7. Unipolární tranzistory Vlivem napětí elektrody hradla G se pod ní vytvoří oblast prostorového náboje, ze které jsou elektrony vytlačovány a dojde tím vlastně ke zmenšení efektivního průřezu vodivého kanálu a tím omezení průtoku nosičů mezi hlavními elektrodami. Hradlo G působí na procházející nosiče jen polem a tudíž nemá žádnou spotřebu, tedy vysoký vstupní odpor a je podobně jako elektronka řízeno napětím. Základní vlastnosti popisují výstupní a převodní charakteristiky.

8. Unipolární tranzistory Rozlišují se dva druhy tranzistorů řízených elektrickým polem. První druh má hradlo od kanálu oddělené přechodem PN a označuje se JFET. Druhý druh má hradlo od kanálu odděleno tenkou vrstvou dielektrika a označuje se MISFET nebo MOSFET.

9. Unipolární tranzistory Struktura tranzistorů a) JFET, b)MOSFET 1 – kanál vodivosti typu N, 2 – základní destička vodivosti typu P 3 – hradlo vodivosti typu P, 4 – dielektrikum

10. Unipolární tranzistory Schematické značky tranzistorů s vodivým kanálem typu N a) JFET, b) MOSFET Základní křemíková destička s vodivostí typu P (substrát) se obvykle elektricky spojuje s emitorem.

11. Unipolární tranzistory Výstupní charakteristiky unipolárních tranzistorů

12. Unipolární tranzistory U tranzistorů JFET může mít řídicí napětí jen takovou polaritu, při které nedojde k otevření přechodu mezi hradlem a emitorem. Řídicí napětí u tranzistorů MISFET může mít obojí polaritu. U těchto tranzistorů se může snadno zničit průrazem tenká izolační vrstva mezi hradlem a kanálem. Oba druhy tranzistorů řízených elektrickým polem jsou obzvláště vhodné pro použití v obvodech, kde se vyžaduje veliký vstupní odpor.

13. Unipolární tranzistory Tranzistory řízené elektrickým polem se používají v obvodech, které vyžadují vysoký vstupní odpor zesilovacího prvku, ve spínačích, zdrojích impulsů, jako napěťově řízené rezistory a pro celou radu aplikací elektroniky. Vnitřní obvody dnešních integrovaných obvodů jsou většinou také postaveny na základě FET tranzistoru.

14. Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

15. Literatura Chlup J., Keszegh L.: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989 Kubrycht J, Musil R., Voženílek I.: Elektrotechnika pro 1. ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha1980 Bezděk M.: Elektrotechnika I, KOPP České Budějovice 2008