|
| |
|
Главная Журналы Если электромеханическое реле может выдержать несколько тысяч или десятков тысяч включений, то срок службы транзисторного реле практически ничем не ограничен. Теперь подобные транзисторные реле используют в автомобилях. Для подобных же целей разработаны и еще более соверщенные полупроводниковые выключатели-тиристоры. Тиристор может находиться только в одном из двух состояний; либо «включено», либо «выключено». В первом случае он оказывает минимальное сопротивление проходящему через него току, а во втором-практически полностью размыкает цепь. Для переключения тиристора во включенное состояние достаточно небольшого и весьма маломощного импульса напряжения, подаваемого на управляющий электрод. Специалисты долгое время относились с недоверием к полупроводниковым силовьш устройствам, опасаясь их малой надежности. Сейчас эти опасения остались в прошлом. Не зря одна из фирм США в рекламном проспекте изображала полупроводниковый блок питания с лежащим поверх него ломиком-гвоздодером! По надежности, мощности и долговечности эти два «устройства» вполне сопоставимы. После более чем десятилетнего безраздельного господства в электронике только что описанных транзисторов (названных биполярными) у них появился конкурент. Он, собственно, и дал обыкновенному транзистору новое название-«биполярный транзистор», которое подчеркивает этим наличие у обычного транзистора «двух полюсов»-контактов с различными типами проводимости. Новый транзистор, изобретенный У. Шоклн, назван униполярным или полевым. «Полевым?»-спросит читатель. Бывают полевые цветы, полевые работы, полевая артиллерия, наконец! А что такое полевой транзистор? Свое название полевой транзистор получил от электрического поля, принимающего самое непосредственное участие в его работе. Устройство полевого транзистора несложно. На поверхности чистого полупроводника с помощью примеси формируют токо-проводяший канал р- или п-типа. От концов канала сделаны выводы, называемые истоком (аналог эмиттера) и стоком (аналог коллектора). В середине сечение канала сужается, и в этом месте сделан еще один вывод-затвор. Проводимость затвора противоположна проводимости канала. Более того, на затвор подают запирающее напряжение смещения, и ток через затвор отсутствует. Получился  Полевой транзистор Us >UoTC  Поле затвора сужает канал и запирает транзистор полевой транзистор с р-п переходом. В других конструкциях затвор вообще изолирован от канала тонким (доли микрометра) слоем диэлектрика. Это-полевой транзистор с изолированным затвором. Как же работает полевой транзистор? Когда на сток подано напряжение питания, через канал проходит некоторый ток i, обусловленный движением носителей-электронов (в канале п-типа) или дырок (в канале />-типа). Запирающее поле затвора сужает канал, увеличивая его сопротивление. Чем больще запирающее напряжение на затворе, тем меньще становится эффективное сечение канала, сквозь которое движутся носители тока. Общий ток стока при этом, естественно, уменьщается. При напряжении на затворе, равном напряжению отсечки ток стока прекращается совсем. Описанные процессы очень похожи на явления, происходящие в электровакуумной лампе-триоде, с той лищь разницей, что происходят они не в вакууме, а в толще полупроводника. На рисунке показана схема включения полевого транзистора. Рядом приведена характеристика зависимости тока стока от напряжения на затворе. Если напряжение на затворе изменяется в соответствии с усиливаемым сигналом, то по такому же закону изменяется и ток стока. На резисторе нагрузки выделяется усиленное напряжение сигнала. Важным достоинством полевого транзистора является его исключительно высокое входное сопротивление-ведь цепь затвора никакого тока практически не потребляет (еще одно сходство его с электронной лампой). Правда, коэффициент усиления по напряжению полевого транзистора, как правило, несколько меньше, чем у биполярного. В последние годы разработаны полевые транзисторы для самых различных устройств-и для сверхчувствительных ультракоротковолновых приемников, и для мощных усилителей звуковой частоты. Используют полевые транзисторы и в цифровых интегральных микросхемах, отличаюгцихся особой экономичностью.  Схема включения и стоко-затворная характеристика полевого транзистора Обрабатываем аналоговые сигналы Что же можно сделать с аналоговым сигналом с помощью радиоэлектронных «кирпичиков» и зачем? Возьмем два простых примера. Перед микрофоном мыщонок, он еле пищит, а требуется громко воспроизвести звук его «голоса». Значит, аналоговый сигнал после микрофона надо усилить. Другой пример: у мьшюнка надо измерить температуру. Обычный градусник не подходит-он больще самого мыщонка, да и держать его мьппонок не будет. Значит, надо воспользоваться электронным термометром. Что он собой представляет? Крохотную бусинку-термопару, укрепленную на конце термозонда. Достаточно таким термодатчиком прикоснуться к нагретому телу, как в термопаре, представляющей собой контакт двух проволочек, изготовленных из разных металлов, возникает термо-ЭДС. Она очень мала- часто не более долей милливольта. А для нормальной работы стрелочного или цифрового индикатора нужно напряжение примерно несколько вольт. Значит, выходной сигнал термопары надо усилить, по крайней мере, в 1000 раз. Тогда-то мы и получим возможность, на мгновение прикоснувшись термозондом к телу мьшюнка, отсчитать значение термоЭДС, пропорциональное температуре. В описанных случаях нужны два принципиально разных усилителя. Звуковой сигнал-быстро изменяющийся процесс, состоящий только из колебаний. Ведь не требуется передавать значение атмосферного давления-надо преобразовать в электрическую форму и усилить лишь изменения давления. Соответственно и усилитель должен быть усилителем переменного тока. Диапазон усиливаемых им частот соответствует звуковому диапазону, и у хороших моделей он составляет 20 Гц ... 20 кГц. Иная ситуация возникает при усилении сигнала термодатчика. Если мьппонка не дразнить и не пугать, его температура останется неизменной. Постоянной будет и 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 [ 41 ] 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 |