Circuit de conectare cu un emițător comun. Circuite de bază pentru conectarea tranzistoarelor

Amplificatorul emițător comun era circuitul de bază al tuturor dispozitivelor de amplificare.

În ultimul articol am vorbit despre cel mai simplu circuit de polarizare a tranzistorului. Această schemă (figura de mai jos) depinde de , și, la rândul său, depinde de temperatură, ceea ce nu este bun. Ca rezultat, la ieșirea circuitului poate apărea o distorsiune a semnalului amplificat.

Pentru a preveni acest lucru, mai sunt adăugate câteva la acest circuit și rezultatul este un circuit cu 4 rezistențe:

Să numim rezistența dintre bază și emițător R bae, iar rezistența conectată la emițător va fi apelată R uh. Acum, desigur, întrebarea principală este: „De ce sunt necesare în circuit?”

Să începem, poate, cu R uh.

După cum vă amintiți, nu a fost în schema anterioară. Deci, să presupunem că de-a lungul circuitului + Upit—->R la ——> colector—> emițător—>R e —-> pământ curentul electric curge cu o forță de câțiva miliamperi (dacă nu țineți cont de micul curent de bază, deoarece I e = I k + I b) În linii mari, obținem următorul lanț:

În consecință, vom avea o scădere de tensiune pe fiecare rezistor. Valoarea acestuia va depinde de curentul din circuit, precum și de valoarea rezistorului în sine.

Să simplificăm puțin diagrama:

Rke este rezistența joncțiunii colector-emițător. După cum știți, depinde în principal de curentul de bază.

Ca rezultat, obținem un simplu divizor de tensiune, unde

Vedem că pe emițător există deja NU VOI tensiune la zero volți, așa cum a fost cazul în circuitul anterior. Tensiunea de la emițător va fi deja egală cu căderea de tensiune pe rezistor R e.

Care este căderea de tensiune pe R e? Să ne amintim legea lui Ohm și să calculăm:

După cum putem vedea din formulă, tensiunea la emițător va fi egală cu produsul dintre curentul din circuit și valoarea rezistenței rezistorului R e. Acest lucru pare să fi fost rezolvat. Ne vom uita de ce toată această agitație este puțin mai mică.

Ce funcție îndeplinesc rezistențele? R bȘi R bae?

Aceste două rezistențe sunt din nou un simplu divizor de tensiune. Ei setează o anumită tensiune la bază, care se va schimba dacă se schimbă +Upit, ceea ce se întâmplă extrem de rar. În alte cazuri, tensiunea de la bază va fi moartă.

Să revenim la R e.

Se pare că el joacă cel mai important rol în această schemă.

Să presupunem că, din cauza încălzirii tranzistorului, curentul din acest circuit începe să crească.

Acum să vedem ce se întâmplă după acest pas cu pas.

a) dacă curentul din acest circuit crește, atunci crește și căderea de tensiune pe rezistor R e.

b) căderea de tensiune pe rezistor R e- aceasta este tensiunea la emițător U e. Prin urmare, datorită creșterii curentului în circuit U e a devenit un pic mai mare.

c) la bază avem o tensiune fixă U b format dintr-un divizor de rezistență R bȘi R bae

d) tensiunea dintre bază și emițător se calculează prin formula U fi = U b - U e. Prin urmare, U bae va deveni mai mic deoarece U e crescut din cauza curentului crescut, care a crescut din cauza încălzirii tranzistorului.

e) Odată U bae a scăzut, ceea ce înseamnă puterea curentului eu b, trecerea prin bază-emițător a scăzut și ea.

f) Derivat din formula de mai jos eu să

I k =β x I b

În consecință, atunci când curentul de bază scade, scade și curentul colectorului;-) Modul de funcționare al circuitului revine la starea inițială. Ca rezultat, am primit un circuit cu feedback negativ, care a fost redat de un rezistor R uh. Privind înainte, voi spune asta DESPRE negativ DESPRE frăţesc CU ligatura (OOS) stabilizează circuitul, iar pozitiv, dimpotrivă, duce la haos complet, dar este uneori folosit și în electronică.

Calculul treptei amplificatorului

1) În primul rând, găsim din fișa de date puterea de disipare maximă admisă pe care tranzistorul o poate disipa în mediu. Pentru tranzistorul meu, această valoare este de 150 miliWatt. Nu vom stoarce tot sucul din tranzistorul nostru, așa că ne vom reduce puterea disipată prin înmulțirea cu un factor de 0,8:

Cursa P = 150x0,8 = 120 miliwați.

2) Determinați tensiunea de pornire U ke. Ar trebui să fie egal cu jumătate din tensiune Upit.

Uke = Upit / 2 = 12/2 = 6 Volți.

3) Determinați curentul colectorului:

I k = P rasă / U k e = 120 × 10 -3 / 6 = 20 miliamperi.

4) Deoarece jumătate din tensiune a scăzut la colector-emițător U ke, apoi o altă jumătate ar trebui să cadă pe rezistențe. În cazul nostru, 6 volți scad peste rezistențe R laȘi R e. Adică obținem:

R k + R e = (Upit / 2) / I k = 6 / 20x10 -3 = 300 Ohm.

R k + R e = 300, A Rk =10R e, deoarece K U = R k / R e iar noi am luat K U =10 ,

apoi facem o ecuație mică:

10R e + R e = 300

11R e = 300

R e = 300 / 11 = 27 Ohm

R k = 27x10=270 Ohm

5) Determinați curentul de bază eu bazez din formula:

Am măsurat coeficientul beta în exemplul anterior. L-am luat în jur de 140.

Mijloace,

I b = I k / β = 20x10 -3 /140 = 0,14 miliamperi

6) Curent divizor de tensiune I cazuri, formată din rezistențe R bȘi R bae, este în general ales să fie de 10 ori mai mare decât curentul de bază eu b:

I div = 10I b = 10x0,14 = 1,4 miliamperi.

7) Găsiți tensiunea la emițător folosind formula:

U e = I la R e = 20x10 -3 x 27 = 0,54 Volți

8) Determinați tensiunea la bază:

U b = U b e + U uh

Să luăm media căderii de tensiune bază-emițător U fie = 0,66 Volți. După cum vă amintiți, aceasta este căderea de tensiune pe joncțiunea P-N.

Prin urmare, U b =0,66 + 0,54 = 1,2 volți. Aceasta este exact tensiunea care va fi prezentă acum la baza noastră.

9) Ei bine, acum, știind tensiunea de la bază (este egală cu 1,2 Volți), putem calcula chiar valoarea rezistențelor.

Pentru ușurința calculelor, atașez o bucată din diagrama în cascadă:

Deci de aici trebuie să găsim valorile rezistenței. Din formula legii lui Ohm calculăm valoarea fiecărui rezistor.

Pentru comoditate, permiteți-ne o cădere de tensiune de R b numit U 1, iar căderea de tensiune este R bae voi U 2.

Folosind legea lui Ohm, găsim valoarea rezistenței fiecărui rezistor.

R b = U 1 / I div = 10,8 / 1,4x10 -3 = 7,7 KiloOhm. Luăm 8,2 KiloOhm de la cel mai apropiat rând

R fi = U 2 / I div = 1,2 / 1,4x10 -3 = 860 Ohm. Luăm 820 Ohm din serie.

Ca rezultat, vom avea următoarele denumiri pe diagramă:

Verificarea funcționării circuitului în hardware

Nu veți fi mulțumit doar de teorie și calcule, așa că asamblam circuitul în viața reală și îl testăm în practică. Am obtinut aceasta diagrama:

Deci, îl iau pe al meu și atașez sonde la intrarea și ieșirea circuitului. Forma de undă roșie este semnalul de intrare, forma de undă galbenă este semnalul amplificat de ieșire.

În primul rând, aplic un semnal sinusoidal folosind generatorul meu de frecvență chinezesc:

După cum puteți vedea, semnalul s-a amplificat de aproape 10 ori, așa cum era de așteptat, deoarece factorul nostru de câștig a fost egal cu 10. După cum am spus deja, semnalul amplificat din circuitul OE este în antifază, adică deplasat cu 180 de grade.

Să dăm un alt semnal triunghiular:

Se pare că bâzâie. Dacă te uiți cu atenție, există ușoare distorsiuni. Neliniaritatea caracteristicii de intrare a tranzistorului se face simțită.

Dacă vă amintiți oscilograma unui circuit cu două rezistențe

atunci puteți vedea o diferență semnificativă în câștigul semnalului triunghiular

Concluzie

Circuitul cu OE a fost folosit ca fiind cel mai popular în perioada de vârf de popularitate a tranzistoarelor bipolare. Și există o explicație pentru asta:

in primul rand, acest circuit amplifică atât curentul, cât și tensiunea și, prin urmare, puterea, deoarece P=UI.

În al doilea rând, impedanța sa de intrare este mult mai mare decât impedanța sa de ieșire, făcând acest circuit o sarcină excelentă de putere redusă și o sursă de semnal excelentă pentru sarcinile care îl urmează.

Ei bine, acum câteva dezavantaje:

1) circuitul consumă un curent mic în modul standby. Aceasta înseamnă că nu are sens să-l alimentezi cu baterii pentru o perioadă lungă de timp.

2) este deja depășit din punct de vedere moral în epoca noastră a microelectronicii. Pentru a asambla un amplificator, este mai ușor să cumpărați un microcircuit gata făcut și să îl faceți pe baza acestuia

Sunt tranzistoare bipolare. Circuitele de comutare depind de ce fel de conductivitate au (gaură sau electronică) și de funcțiile pe care le îndeplinesc.

Clasificare

Tranzistoarele sunt împărțite în grupuri:

1. După materiale: cel mai des sunt utilizate arseniura de galiu și siliciul.
2. După frecvența semnalului: scăzut (până la 3 MHz), mediu (până la 30 MHz), ridicat (până la 300 MHz), ultra-înalt (peste 300 MHz).
3. Prin putere maximă de disipare: până la 0,3 W, până la 3 W, mai mult de 3 W.
4. După tipul de dispozitiv: trei straturi conectate de semiconductor cu modificări alternative ale metodelor directe și inverse de conducere a impurităților.

Cum funcționează tranzistorii?

Straturile exterior și interior ale tranzistorului sunt conectate la electrozi de alimentare, numiți emițător, colector și, respectiv, bază.

Emițătorul și colectorul nu diferă unul de celălalt în ceea ce privește tipurile de conductivitate, dar gradul de dopaj cu impurități în acesta din urmă este mult mai scăzut. Aceasta asigură o creștere a tensiunii de ieșire admisă.

Baza, care este stratul mijlociu, are rezistență ridicată deoarece este realizată dintr-un semiconductor ușor dopat. Are o zonă de contact semnificativă cu colectorul, ceea ce îmbunătățește îndepărtarea căldurii generate din cauza polarizării inverse a joncțiunii și, de asemenea, facilitează trecerea purtătorilor minoritari - electroni. Deși straturile de tranziție se bazează pe același principiu, tranzistorul este un dispozitiv asimetric. Atunci când se schimbă locațiile straturilor exterioare cu aceeași conductivitate, este imposibil să se obțină parametri similari ai dispozitivului semiconductor.

Circuitele de comutare sunt capabile să-l mențină în două stări: poate fi deschis sau închis. În modul activ, când tranzistorul este pornit, polarizarea emițătorului joncțiunii se face în direcția înainte. Pentru a lua în considerare acest lucru vizual, de exemplu, pe o triodă semiconductoare n-p-n, ar trebui să i se aplice tensiune de la surse, așa cum se arată în figura de mai jos.

Limita de la a doua joncțiune a colectorului este închisă și nu ar trebui să circule curent prin ea. Dar, în practică, opusul se întâmplă din cauza apropierii strânse a tranzițiilor între ele și a influenței lor reciproce. Deoarece „minusul” bateriei este conectat la emițător, joncțiunea deschisă permite electronilor să intre în zona de bază, unde se recombină parțial cu găuri - purtătorii majoritari. Se formează un curent de bază I b. Cu cât este mai puternic, cu atât este proporțional mai mare curentul de ieșire. Amplificatoarele care folosesc tranzistoare bipolare funcționează pe acest principiu.

Doar mișcarea de difuzie a electronilor are loc prin bază, deoarece acolo nu există nicio acțiune a câmpului electric. Datorită grosimii nesemnificative a stratului (microni) și dimensiunii mari a particulelor încărcate negativ, aproape toate cad în zona colectorului, deși rezistența de bază este destul de mare. Acolo sunt atrași de câmpul electric al tranziției, care promovează transferul lor activ. Curenții de colector și emițător sunt aproape egali unul cu celălalt, dacă neglijăm pierderea ușoară de sarcini cauzată de recombinare în bază: I e = I b + I c.

Parametrii tranzistorului

1. Coeficienți de câștig pentru tensiunea U eq /U be și curent: β = I la /I b (valori reale). De obicei, coeficientul β nu depășește 300, dar poate ajunge la 800 sau mai mult.
2. Impedanta de intrare.
3. Răspunsul în frecvență este performanța unui tranzistor până la o frecvență dată, peste care procesele tranzitorii din acesta nu țin pasul cu modificările semnalului furnizat.

Tranzistor bipolar: circuite de comutare, moduri de operare

Modurile de funcționare diferă în funcție de modul în care este asamblat circuitul. Semnalul trebuie aplicat și eliminat în două puncte pentru fiecare caz și sunt disponibile doar trei terminale. Rezultă că un electrod trebuie să aparțină simultan la intrare și la ieșire. Acesta este modul în care orice tranzistor bipolar este pornit. Scheme de comutare: OB, OE și OK.

1. Schema cu OK

Circuit de conectare cu un colector comun: semnalul este furnizat unui rezistor R L, care este inclus și în circuitul colectorului. Această conexiune se numește circuit colector comun.

Această opțiune produce doar câștig de curent. Avantajul unui emițător follower este crearea unei rezistențe mari de intrare (10-500 kOhm), care permite potrivirea convenabilă a treptelor.

2. Schema cu OB

Circuit de conectare pentru un tranzistor bipolar cu o bază comună: semnalul de intrare intră prin C 1, iar după amplificare este îndepărtat în circuitul colector de ieșire, unde electrodul de bază este comun. În acest caz, se creează un câștig de tensiune similar cu lucrul cu OE.

Dezavantajul este rezistența scăzută de intrare (30-100 Ohmi), iar circuitul cu OB este folosit ca oscilator.

3. Schema cu OE

În multe cazuri, când se folosesc tranzistoare bipolare, circuitele de comutare sunt realizate predominant cu un emițător comun. Tensiunea de alimentare este furnizată prin rezistența de sarcină R L, iar polul negativ al sursei de alimentare externe este conectat la emițător.

Semnalul alternativ de la intrare ajunge la electrozii emițător și de bază (V in), iar în circuitul colector devine mai mare ca valoare (V CE). Elementele principale ale circuitului: un tranzistor, un rezistor R L și un circuit de ieșire a amplificatorului cu putere externă. Auxiliar: condensatorul C 1, care împiedică trecerea curentului continuu în circuitul semnalului de intrare furnizat, și rezistența R 1, prin care se deschide tranzistorul.

În circuitul colector, tensiunile la ieșirea tranzistorului și la rezistorul R L sunt împreună egale cu valoarea EMF: V CC = I C R L + V CE.

Astfel, un mic semnal V in la intrare stabilește legea schimbării tensiunii de alimentare directă în tensiune alternativă la ieșirea convertorului cu tranzistor controlat. Circuitul asigură o creștere a curentului de intrare de 20-100 de ori și a tensiunii de 10-200 de ori. În consecință, crește și puterea.

Dezavantajul circuitului: rezistență scăzută de intrare (500-1000 Ohmi). Din acest motiv, apar probleme la formarea impedanței de ieșire de 2-20 kOhm.

Următoarele diagrame demonstrează cum funcționează un tranzistor bipolar. Dacă nu se iau măsuri suplimentare, performanța acestora va fi afectată în mare măsură de influențele externe, cum ar fi supraîncălzirea și frecvența semnalului. De asemenea, împământarea emițătorului creează distorsiuni neliniare la ieșire. Pentru a crește fiabilitatea funcționării, la circuit sunt conectate feedback, filtre etc.. În acest caz, câștigul scade, dar dispozitivul devine mai eficient.

Moduri de operare

Funcțiile tranzistorului sunt afectate de valoarea tensiunii conectate. Toate modurile de funcționare pot fi afișate dacă se utilizează circuitul prezentat anterior pentru conectarea unui tranzistor bipolar cu un emițător comun.

1. Modul de întrerupere

Acest mod este creat atunci când valoarea tensiunii V BE scade la 0,7 V. În acest caz, joncțiunea emițătorului se închide și nu există curent de colector, deoarece nu există electroni liberi în bază. Astfel, tranzistorul este oprit.

2. Mod activ

Dacă la bază este aplicată o tensiune suficientă pentru a porni tranzistorul, apare un curent mic de intrare și un curent de ieșire crescut, în funcție de mărimea câștigului. Apoi tranzistorul va funcționa ca un amplificator.

3. Modul de saturație

Modul diferă de cel activ prin faptul că tranzistorul se deschide complet și curentul colectorului atinge valoarea maximă posibilă. Creșterea acestuia poate fi obținută numai prin modificarea EMF aplicată sau a sarcinii în circuitul de ieșire. Când curentul de bază se modifică, curentul colectorului nu se modifică. Modul de saturație se caracterizează prin faptul că tranzistorul este extrem de deschis și aici servește ca comutator în starea de pornire. Circuitele pentru pornirea tranzistoarelor bipolare la combinarea modurilor de întrerupere și saturație fac posibilă crearea de comutatoare electronice cu ajutorul lor.

Toate modurile de funcționare depind de natura caracteristicilor de ieșire prezentate în grafic.

Ele pot fi demonstrate clar dacă este asamblat un circuit pentru pornirea unui tranzistor bipolar cu un OE.

Dacă trasați pe axele ordonatelor și absciselor segmentele corespunzătoare curentului maxim posibil de colector și valoarea tensiunii de alimentare V CC, apoi conectați capetele lor între ele, veți obține o linie de sarcină (roșu). Este descris prin expresia: I C = (V CC - V CE)/R C. Din figură rezultă că punctul de funcționare, care determină curentul de colector IC și tensiunea V CE, se va deplasa de-a lungul liniei de sarcină de jos în sus pe măsură ce curentul de bază I V crește.

Zona dintre axa V CE și prima caracteristică de ieșire (umbrită), unde I B = 0, caracterizează modul de tăiere. În acest caz, curentul invers I C este neglijabil, iar tranzistorul este închis.

Caracteristica cea mai superioară în punctul A se intersectează cu sarcina directă, după care, cu o creștere suplimentară a I B, curentul colectorului nu se mai modifică. Zona de saturație de pe grafic este zona umbrită dintre axa I C și cea mai abruptă caracteristică.

Cum se comportă un tranzistor în diferite moduri?

Tranzistorul funcționează cu semnale variabile sau constante care intră în circuitul de intrare.

Tranzistor bipolar: circuite de comutare, amplificator

În cea mai mare parte, tranzistorul servește ca amplificator. Un semnal alternativ la intrare determină schimbarea curentului său de ieșire. Aici puteți folosi scheme cu OK sau cu OE. Semnalul necesită o sarcină în circuitul de ieșire. De obicei, un rezistor este utilizat în circuitul colectorului de ieșire. Dacă este ales corect, tensiunea de ieșire va fi semnificativ mai mare decât cea de intrare.

Funcționarea amplificatorului este clar vizibilă în diagramele de timp.

Când semnalele de impuls sunt convertite, modul rămâne același ca pentru cele sinusoidale. Calitatea conversiei componentelor lor armonice este determinată de caracteristicile de frecvență ale tranzistorilor.

Funcționare în modul de comutare

Proiectat pentru comutarea fără contact a conexiunilor în circuitele electrice. Principiul este de a schimba rezistența tranzistorului în trepte. Tipul bipolar este destul de potrivit pentru cerințele dispozitivului cheie.

Concluzie

Elementele semiconductoare sunt utilizate în circuitele de conversie a semnalului electric. Capacitățile universale și clasificarea mare permit tranzistoarelor bipolare să fie utilizate pe scară largă. Circuitele de comutare determină funcțiile și modurile de funcționare ale acestora. Depinde mult și de caracteristici.

Circuitele de comutare de bază ale tranzistoarelor bipolare amplifică, generează și convertesc semnalele de intrare și, de asemenea, comută circuitele electrice.

Ori de câte ori un tranzistor este conectat la un circuit, curentul de intrare și de ieșire va trece printr-unul dintre bornele sale; acest terminal este numit comun.

Există trei scheme pentru pornirea unui tranzistor bipolar:

• cu un emițător comun;
• cu un colector comun;
• cu o bază comună;

Să începem cu un circuit cu un emițător comun.Circuitul emițător comun are următoarele proprietăți:

• câștig mare de curent;

În toate formele de undă din articol, primul canal este semnalul de intrare, al doilea canal este semnalul de ieșire. Semnalul de intrare este preluat după condensatorul de cuplare, în caz contrar condensatorul introduce o schimbare de fază.
Oscilograma arată că amplitudinea semnalului de ieșire este de câteva ori mai mare decât amplitudinea semnalului de intrare, în timp ce semnalul de ieșire este inversat față de semnalul de intrare, aceasta înseamnă că atunci când semnalul de intrare crește, ieșirea scade și invers. Diagrama prezintă un condensator cu o linie punctată; acesta poate fi conectat dacă trebuie să creșteți câștigul. Să-l conectăm.

Vedem că semnalul de ieșire a crescut cu aproximativ un ordin de mărime, adică de 10 ori. Acest circuit de conectare a tranzistorului este utilizat la amplificatoarele de putere.
Când condensatorul a fost pornit, rezistența de intrare a circuitului a scăzut, ceea ce a dus la distorsiunea semnalului generatorului și, în consecință, a semnalului de ieșire.

Circuit cu un colector comun.

• semnalul de intrare este trimis la bază;
• semnalul de ieșire este eliminat de la emițător;

Un circuit colector comun are următoarele proprietăți:

• câștig mare de curent;
• tensiunile semnalelor de intrare și de ieșire diferă cu aproximativ 0,6 V;

Să asamblam circuitul desenat mai sus și să vedem cum se va schimba semnalul de ieșire în funcție de intrare.

Oscilograma arată că amplitudinile semnalelor sunt egale deoarece osciloscopul afișează doar componenta AC; dacă porniți osciloscopul pentru a afișa componenta DC, diferența dintre semnalul de la intrare și de la ieșire va fi de 0,6 V. Circuitul nu nu inversează semnalul și este folosit ca tampon sau pentru coordonarea cascadelor.
În electronică, un tampon este un circuit care crește capacitatea de încărcare a unui semnal, adică semnalul rămâne aceeași formă, dar este capabil să furnizeze mai mult curent.

Schemă cu o bază comună.

• semnalul de intrare este trimis la emițător;
• semnalul de ieșire este eliminat din colector;

Un circuit cu o bază comună are următoarele proprietăți:

• câștig de înaltă tensiune;
• câștigul de curent este aproape de zero, curentul emițătorului este mai mare decât curentul colectorului cu curentul de bază;

Să asamblam circuitul desenat mai sus și să vedem cum se va schimba semnalul de ieșire în funcție de intrare.

Oscilograma arată că amplitudinea semnalului de ieșire este de aproximativ zece ori mai mare decât amplitudinea semnalului de intrare, iar semnalul de ieșire nu este inversat față de semnalul de intrare. Acest circuit de conectare a tranzistorului este utilizat în amplificatoarele de radiofrecvență. O cascadă de bază comună are o impedanță de intrare scăzută, astfel încât semnalul generatorului este distorsionat și, prin urmare, și semnalul de ieșire.
Se pune întrebarea: de ce să nu folosiți un circuit emițător comun pentru a amplifica frecvențele radio, deoarece crește amplitudinea semnalului? Totul este despre capacitatea joncțiunii bază-colector, este numită și capacitatea Miller. Pentru frecvențele radio, această capacitate are rezistență scăzută, astfel încât semnalul, în loc să curgă prin joncțiunea bază-emițător, trece prin această capacitate și curge la masă prin tranzistorul deschis. Cum se întâmplă acest lucru este prezentat în figura de mai jos.

Poate că asta este tot ce am vrut să vă spun despre circuitele de comutare a tranzistorilor.

Tranzistoarele sunt împărțite în bipolare și cu efect de câmp. Fiecare dintre aceste tipuri are propriul său principiu de funcționare și design, cu toate acestea, ceea ce au în comun este prezența structurilor p-n semiconductoare.

Simbolurile tranzistorilor sunt prezentate în tabel:

Tip de dispozitiv				Simbol grafic convențional (UGO)
Bipolar	tip bipolar pnp
	Tip bipolar n-p-n
Camp	Cu managerul joncțiune p-n	Cu canal de tip p
		Cu canal de tip n
	Cu izolat obturator tranzistoare MOSFET	Cu încorporat canal	Canal încorporat tip p
			Canal încorporat de tip n
		Cu indus canal	Canal indus tip p
			Canal indus de tip n

Tranzistoare bipolare

Definiția „bipolar” indică faptul că funcționarea unui tranzistor este asociată cu procese la care iau parte purtători de sarcină de două tipuri - electroni și găuri.

Un tranzistor este un dispozitiv semiconductor cu două joncțiuni electron-gaură, conceput pentru a amplifica și genera semnale electrice. Un tranzistor folosește ambele tipuri de purtători - majore și minore, motiv pentru care se numește bipolar.

Un tranzistor bipolar este format din trei regiuni ale unui semiconductor monocristalin cu diferite tipuri de conductivitate: emițător, bază și colector.

• E - emițător,
• B - baza,
• K - colector,
• EP - joncțiune emițător,
• KP - joncțiune de colector,
• W - grosimea bazei.

Fiecare dintre tranzițiile tranzistorului poate fi activată fie în direcția înainte, fie în sens invers. În funcție de aceasta, există trei moduri de funcționare ale tranzistorului:

1. Modul de întrerupere - ambele joncțiuni p-n sunt închise, în timp ce un curent relativ mic curge de obicei prin tranzistor
2. Modul de saturație - ambele joncțiuni p-n sunt deschise
3. Mod activ - una dintre joncțiunile p-n este deschisă, iar cealaltă este închisă

În modul cutoff și modul de saturație, tranzistorul nu poate fi controlat. Controlul eficient al tranzistorului se realizează numai în modul activ. Acest mod este cel principal. Dacă tensiunea la joncțiunea emițătorului este directă, iar la joncțiunea colectorului este inversă, atunci pornirea tranzistorului este considerată normală; dacă polaritatea este opusă, este inversă.

În modul normal, joncțiunea colector p-n este închisă, joncțiunea emițătorului este deschisă. Curentul colectorului este proporțional cu curentul de bază.

Mișcarea purtătorilor de sarcină într-un tranzistor n-p-n este prezentată în figură:

Când emițătorul este conectat la borna negativă a sursei de alimentare, apare un curent de emițător Ie. Deoarece o tensiune externă este aplicată joncțiunii emițătorului în direcția înainte, electronii traversează joncțiunea și intră în regiunea de bază. Baza este formată dintr-un semiconductor p, astfel încât electronii sunt purtători minoritari de sarcină pentru aceasta.

Electronii care intră în regiunea bazei se recombină parțial cu găurile din bază. Cu toate acestea, baza este de obicei realizată dintr-un conductor p foarte subțire cu o rezistivitate mare (conținut scăzut de impurități), astfel încât concentrația de găuri în bază este scăzută și doar câțiva electroni care intră în bază se recombină cu găurile sale, formând o bază. curentul Ib. Majoritatea electronilor, datorită mișcării termice (difuzie) și sub influența câmpului colector (deriva), ajung la colector, formând o componentă a curentului colector Ik.

Relația dintre creșterile curenților emițătorului și colectorului este caracterizată de coeficientul de transfer al curentului

După cum rezultă dintr-o examinare calitativă a proceselor care au loc într-un tranzistor bipolar, coeficientul de transfer de curent este întotdeauna mai mic decât unitatea. Pentru tranzistoarele bipolare moderne α = 0,9 ÷ 0,95

Când Ie ≠ 0, curentul colectorului tranzistorului este egal cu:

În circuitul de conectare considerat, electrodul de bază este comun circuitelor emițătorului și colectorului. Acest circuit pentru conectarea unui tranzistor bipolar se numește circuit cu o bază comună, în timp ce circuitul emițător este numit circuit de intrare, iar circuitul colector este numit circuit de ieșire. Cu toate acestea, un astfel de circuit pentru pornirea unui tranzistor bipolar este utilizat foarte rar.

Trei circuite pentru pornirea unui tranzistor bipolar

Există circuite de comutare cu o bază comună, un emițător comun și un colector comun. Circuitele pentru un tranzistor pnp sunt prezentate în figurile a, b, c:

Într-un circuit cu o bază comună (Fig. a), electrodul de bază este comun pentru circuitele de intrare și de ieșire; într-un circuit cu un emițător comun (Fig. b), emițătorul este comun; într-un circuit cu un colector comun (Fig. c), colectorul este comun.

În figura sunt prezentate: E1 – alimentarea circuitului de intrare, E2 – alimentarea circuitului de ieșire, Uin – sursa semnalului amplificat.

Circuitul de comutare principal este unul în care electrodul comun pentru circuitele de intrare și ieșire este emițătorul (circuit de comutare pentru un tranzistor bipolar cu un emițător comun). Pentru un astfel de circuit, circuitul de intrare trece prin joncțiunea bază-emițător și în el apare un curent de bază:

Valoarea scăzută a curentului de bază în circuitul de intrare a condus la utilizarea pe scară largă a unui circuit emițător comun.

Tranzistor bipolar într-un circuit cu emițător comun (CE).

Într-un tranzistor conectat conform circuitului OE, relația dintre curent și tensiune în circuitul de intrare al tranzistorului Ib = f1 (Ube) se numește caracteristica de intrare sau de bază curent-tensiune (VC) a tranzistorului. Dependența curentului de colector de tensiunea dintre colector și emițător la valori fixe ale curentului de bază Iк = f2 (Uke), Ib – const se numește familia de caracteristici de ieșire (colector) ale tranzistorului.

Caracteristicile curentului-tensiune de intrare și ieșire ale unui tranzistor bipolar de putere medie de tip n-p-n sunt prezentate în figură:

După cum se poate observa din figură, caracteristica de intrare este practic independentă de tensiunea Uke. Caracteristicile de ieșire sunt aproximativ echidistante unele de altele și aproape liniare pe o gamă largă de modificări de tensiune Uke.

Dependența Ib = f(Ube) este o dependență exponențială caracteristică curentului unei joncțiuni p-n polarizate direct. Deoarece curentul de bază este recombinat, valoarea sa Ib este de β ori mai mică decât curentul de emițător injectat Ie. Pe măsură ce tensiunea colectorului Uк crește, caracteristica de intrare se deplasează în regiunea de tensiuni mai mari Ub. Acest lucru se datorează faptului că, datorită modulării lățimii bazei (efectul timpuriu), proporția curentului de recombinare în baza tranzistorului bipolar scade. Tensiunea Ube nu depășește 0,6...0,8 V. Depășirea acestei valori va duce la o creștere bruscă a curentului care circulă prin joncțiunea emițătorului deschis.

Dependența Ik = f(Uke) arată că curentul colectorului este direct proporțional cu curentul de bază: Ik = B Ib

Parametrii tranzistorului bipolar

Reprezentarea unui tranzistor într-un mod de funcționare cu semnal mic ca o rețea cu patru terminale

Într-un mod de funcționare cu semnal mic, tranzistorul poate fi reprezentat printr-o rețea cu patru terminale. Atunci când tensiunile u1, u2 și curenții i1, i2 se modifică conform unei legi sinusoidale, legătura dintre tensiuni și curenți se stabilește folosind parametrii Z, Y, h.

Potențialele 1", 2", 3 sunt aceleași. Este convenabil să descrii un tranzistor folosind parametrii h.

Starea electrică a unui tranzistor conectat conform unui circuit cu un emițător comun este caracterizată de patru mărimi: Ib, Ube, Ik și Uke. Două dintre aceste mărimi pot fi considerate independente, iar celelalte două pot fi exprimate în termenii lor. Din motive practice, este convenabil să alegeți cantitățile Ib și Uke ca fiind independente. Atunci Ube = f1 (Ib, Uke) și Ik = f2 (Ib, Uke).

În dispozitivele de amplificare, semnalele de intrare sunt incremente ale tensiunilor și curenților de intrare. În partea liniară a caracteristicilor, următoarele egalități sunt adevărate pentru incrementele Ube și Ik:

Semnificația fizică a parametrilor:

Pentru un circuit cu OE, coeficienții se scriu cu indicele E: h11e, h12e, h21e, h22e.

Datele pașaportului indică h21е = β, h21b = α. Acești parametri caracterizează calitatea tranzistorului. Pentru a crește valoarea lui h21, trebuie fie să reduceți lățimea bazei W, fie să măriți lungimea difuziei, ceea ce este destul de dificil.

Tranzistoare compozite

Pentru a crește valoarea lui h21, tranzistoarele bipolare sunt conectate folosind un circuit Darlington:

Într-un tranzistor compozit care are aceleași caracteristici ca unul, baza VT1 este conectată la emițătorul VT2 și ΔIе2 = ΔIb1. Colectoarele ambelor tranzistoare sunt conectate, iar acest terminal este terminalul tranzistorului compozit. Baza VT2 joacă rolul bazei tranzistorului compozit ΔIb = ΔIb2, iar emițătorul VT1 joacă rolul emițătorului tranzistorului compozit ΔIe = ΔI1.

Să obținem o expresie pentru câștigul de curent β pentru circuitul Darlington. Să exprimăm relația dintre modificarea curentului de bază dIb și modificarea rezultată a curentului de colector dIk al tranzistorului compozit, după cum urmează:

Deoarece pentru tranzistoarele bipolare câștigul de curent este de obicei de câteva zeci (β1, β2 >> 1), câștigul total al tranzistorului compozit va fi determinat de produsul câștigurilor fiecărui tranzistor βΣ = β1 · β2 și poate fi destul de mare în valoare.

Să remarcăm caracteristicile modului de funcționare al unor astfel de tranzistori. Deoarece curentul emițătorului VT2 Ie2 este curentul de bază VT1 dIb1, atunci, prin urmare, tranzistorul VT2 ar trebui să funcționeze în modul de microputere, iar tranzistorul VT1 - în modul de injecție mare, curenții lor de emițător diferă cu 1-2 ordine de mărime. Cu o astfel de alegere suboptimă a caracteristicilor de funcționare ale tranzistoarelor bipolare VT1 și VT2, nu este posibil să se obțină valori mari de câștig de curent în fiecare dintre ele. Cu toate acestea, chiar și cu valorile câștigului β1, β2 ≈ 30, câștigul total βΣ va fi βΣ ≈ 1000.

Valorile mari de câștig în tranzistoarele compozite sunt realizate numai în modul statistic, astfel încât tranzistoarele compozite sunt utilizate pe scară largă în etapele de intrare ale amplificatoarelor operaționale. În circuitele la frecvențe înalte, tranzistoarele compozite nu mai au astfel de avantaje; dimpotrivă, atât frecvența de amplificare a curentului de limitare, cât și viteza de funcționare a tranzistoarelor compozite sunt mai mici decât aceiași parametri pentru fiecare dintre tranzistoarele VT1, VT2 separat.

Proprietățile de frecvență ale tranzistoarelor bipolare

Procesul de propagare a purtătorilor de sarcină minoritari injectați în bază de la emițător la joncțiunea colectorului decurge prin difuzie. Acest proces este destul de lent, iar purtătorii injectați din emițător vor ajunge la colector nu mai devreme decât în ​​timpul difuzării purtătorilor prin bază. O astfel de întârziere va duce la o schimbare de fază între curentul Ie și curentul Ik. La frecvențe joase, fazele curenților Ie, Ik și Ib coincid.

Frecvența semnalului de intrare la care modulul câștigului scade cu un factor de în comparație cu valoarea statică β0 se numește frecvența limită de amplificare a curentului a unui tranzistor bipolar într-un circuit cu emițător comun.

Fβ – frecvența limită (frecvența de tăiere)
fgr – frecvență de tăiere (frecvență de câștig unitar)

Tranzistoare cu efect de câmp

Tranzistoarele cu efect de câmp sau unipolare folosesc efectul de câmp ca principiu fizic principal. Spre deosebire de tranzistoarele bipolare, în care ambele tipuri de purtători, atât majore, cât și minore, sunt responsabile pentru efectul tranzistorului, tranzistoarele cu efect de câmp folosesc un singur tip de purtător pentru a realiza efectul tranzistorului. Din acest motiv, tranzistoarele cu efect de câmp se numesc unipolare. În funcție de condițiile de implementare a efectului de câmp, tranzistoarele cu efect de câmp se împart în două clase: tranzistoare cu efect de câmp cu o poartă izolată și tranzistoare cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control.

Tranzistoare cu efect de câmp cu joncțiune p-n de control

Schematic, un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune pn de control poate fi reprezentat ca o placă, la capetele căreia sunt conectați electrozi, o sursă și un dren. În fig. prezintă structura și schema de conectare a unui tranzistor cu efect de câmp cu un canal de tip n:

Într-un tranzistor cu canale n, cei mai mulți purtători de sarcină din canal sunt electronii, care se deplasează de-a lungul canalului de la o sursă cu potențial scăzut la o scurgere cu potențial mai mare, producând un curent de drenaj Ic. Se aplică o tensiune între poartă și sursă, blocând joncțiunea p-n formată din regiunea n a canalului și regiunea p a porții.

Când se aplică o tensiune de blocare la joncțiunea p-n Uzi, la limitele canalului apare un strat uniform, epuizat de purtători de sarcină și având o rezistivitate ridicată. Acest lucru duce la o scădere a lățimii conductoare a canalului.

Prin modificarea valorii acestei tensiuni, este posibilă modificarea secțiunii transversale a canalului și, în consecință, modificarea valorii rezistenței electrice a canalului. Pentru un tranzistor cu efect de câmp cu canale n, potențialul de drenare este pozitiv în raport cu potențialul sursei. Când poarta este împământată, curentul trece de la scurgere la sursă. Prin urmare, pentru a opri curentul, la poartă trebuie aplicată o tensiune inversă de câțiva volți.

Valoarea tensiunii Uzi, la care curentul prin canal devine aproape egal cu zero, se numește tensiunea de întrerupere Uzap.

Astfel, un tranzistor cu efect de câmp cu o poartă sub forma unei joncțiuni p-n reprezintă o rezistență, a cărei valoare este reglată de o tensiune externă.

Tranzistorul cu efect de câmp este caracterizat de următoarea caracteristică curent-tensiune:

Aici, dependența curentului de scurgere Ic de tensiunea la o tensiune constantă la poarta Uzi determină caracteristicile de ieșire, sau de scurgere, ale tranzistorului cu efect de câmp. La sectiunea initiala a caracteristicilor Usi + |Uzi |< Uзап ток стока Iс возрастает с увеличением Uси . При повышении напряжения сток - исток до Uси = Uзап - |Uзи | происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока Iс прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение Uзи между затвором и истоком смещает момент перекрытия канала в сторону меньших значений напряжения Uси и тока стока Iс . Участок насыщения является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения Uси приводит к пробою р-n-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя.

Caracteristica curent-tensiune Ic = f(Uzi) arată tensiunea Uzap. Deoarece Uzi ≤ 0 joncțiunea p-n este închisă și curentul de poartă este foarte mic, aproximativ 10 -8...10-9 A, prin urmare, principalele avantaje ale unui tranzistor cu efect de câmp, în comparație cu un tranzistor bipolar, includ o rezistență mare de intrare, aproximativ 10 10…1013 Ohm. În plus, ele se disting prin zgomot redus și capacitate de fabricație.

Există două scheme principale de comutare care au aplicație practică. Un circuit cu o sursă comună (Fig. a) și un circuit cu o scurgere comună (Fig. b), care sunt prezentate în figură:

Tranzistoare cu efect de câmp cu poartă izolată
(tranzistoare MOS)

Termenul "tranzistor MOS" este folosit pentru a se referi la tranzistori cu efect de câmp în care electrodul de control - poarta - este separat de regiunea activă a tranzistorului cu efect de câmp printr-un strat dielectric - un izolator. Elementul de bază pentru aceste tranzistoare este structura metal-izolator-semiconductor (M-D-S).

Tehnologia unui tranzistor MOS cu o poartă încorporată este prezentată în figură:

Semiconductorul original pe care este realizat tranzistorul MOS se numește substrat (pin P). Cele două regiuni n+ puternic dopate sunt numite sursă (I) și drenaj (C). Zona substratului de sub poartă (3) se numește canal încorporat (n-canal).

Baza fizică pentru funcționarea unui tranzistor cu efect de câmp cu o structură metal-izolator-semiconductor este efectul de câmp. Efectul de câmp este că sub influența unui câmp electric extern se modifică concentrația purtătorilor de sarcină liberi în regiunea apropiată de suprafață a semiconductorului. În dispozitivele de câmp cu o structură MIS, câmpul extern este cauzat de tensiunea aplicată electrodului de poartă metalică. În funcție de semnul și mărimea tensiunii aplicate, pot exista două stări ale regiunii de încărcare spațială (SCR) în canal - îmbogățire, epuizare.

Modul de epuizare corespunde unei tensiuni negative Uzi, la care concentrația de electroni în canal scade, ceea ce duce la o scădere a curentului de scurgere. Modul de îmbogățire corespunde unei tensiuni pozitive Uzi și unei creșteri a curentului de scurgere.

Caracteristica curent-tensiune este prezentată în figură:

Topologia unui tranzistor MOS cu un canal de tip p indus (indus) este prezentată în figură:

Când Uzi = 0 nu există canal și Ic = 0. Tranzistorul poate funcționa numai în modul de îmbogățire Uzi< 0. Если отрицательное напряжение Uзи превысит пороговое Uзи.пор , то происходит формирование инверсионного канала. Изменяя величину напряжения на затворе Uзи в области выше порогового Uзи.пор , можно менять концентрацию свободных носителей в инверсионном канале и сопротивление канала. Источник напряжения в стоковой цепи Uси вызовет ток стока Iс .

Caracteristica curent-tensiune este prezentată în figură:

În tranzistoarele MOS, poarta este separată de semiconductor printr-un strat de oxid de SiO2. Prin urmare, rezistența de intrare a unor astfel de tranzistoare este de aproximativ 1013 ... 1015 ohmi.

Principalii parametri ai tranzistoarelor cu efect de câmp includ:

• Panta caracteristicii la Usp = const, Upi = const. Valorile tipice ale parametrilor sunt (0,1...500) mA/V;
• Panta caracteristicii de-a lungul substratului la Usp = const, Uzi = const. Valori tipice ale parametrilor (0,1...1) mA/V;
• Curent de scurgere inițial Is.init. – curent de scurgere la valoarea tensiunii zero Uzi. Valori tipice ale parametrilor: (0,2...600) mA – pentru tranzistoare cu joncțiune p-n canal de control; (0,1...100) mA – pentru tranzistoare cu canal încorporat; (0,01...0,5) µA – pentru tranzistoare cu canal indus;
• Tensiune de întrerupere Uzi.ots. . Valori tipice (0,2...10) V; tensiune de prag Up. Valori tipice (1...6) V;
• Rezistență dren-sursă în stare deschisă. Valori tipice (2..300) Ohm
• Rezistenta diferentiala (interna): la Uzi = const;
• Câștig statistic: μ = S ri

tiristoare

Un tiristor este un dispozitiv semiconductor cu trei sau mai multe joncțiuni p-n electron-gaură. Sunt folosite în principal ca chei electronice. În funcție de numărul de terminale externe, acestea sunt împărțite în tiristoare cu două terminale externe - dinistoare și tiristoare cu trei terminale - tiristoare. Simbolul literei VS este folosit pentru a desemna tiristoare.

Proiectarea și principiul de funcționare al dinistorului

Structura, UGO și caracteristicile curent-tensiune ale dinistorului sunt prezentate în figură:



Regiunea p exterioară se numește anod (A), regiunea n exterioară se numește catod (K). Trei joncțiuni p-n sunt desemnate prin numerele 1, 2, 3. Structura dinistorului este cu 4 straturi - p-n-p-n.

Tensiunea de alimentare E este furnizată dinistorului în așa fel încât 1 din cele 3 joncțiuni să fie deschisă și rezistența lor să fie nesemnificativă, iar tranziția 2 să fie închisă și să i se aplice toată tensiunea de alimentare Upr. Un mic curent invers curge prin dinistor, sarcina R este deconectată de la sursa de alimentare E.

Când se atinge o tensiune critică egală cu tensiunea de pornire Uon, tranziția 2 se deschide, în timp ce toate cele trei tranziții 1, 2, 3 vor fi în starea deschisă (pornit). Rezistența dinistorului scade la zecimi de ohm.

Tensiunea de pornire este de câteva sute de volți. Dinistorul se deschide și prin el curg curenți semnificativi. Căderea de tensiune pe dinistor în stare deschisă este de 1-2 volți și depinde puțin de mărimea curentului care curge, a cărui valoare este τa ≈ E / R și UR ≈ E, adică. sarcina este conectată la sursa de alimentare E. Tensiunea pe dinistor, corespunzătoare punctului maxim admisibil Iopen.max, se numește tensiunea de stare deschisă Uokr. Curentul maxim admisibil variază de la sute de mA la sute de A. Dinistorul este în stare deschisă până când curentul care trece prin el devine mai mic decât curentul de menținere Iud. Dinistorul se închide când tensiunea externă scade la o valoare de ordinul a 1V sau când se modifică polaritatea sursei externe. Prin urmare, un astfel de dispozitiv este utilizat în circuitele de curent tranzitoriu. Punctele B și D corespund valorilor limită ale curenților și tensiunilor dinistorului. Timpul de recuperare a rezistenței de tranziție 2 după îndepărtarea tensiunii de alimentare este de aproximativ 10-30 μs.

Prin principiul lor, dinistorii sunt dispozitive cheie de acțiune. În starea de pornire (secțiunea BV) este similar cu o cheie închisă, iar în starea oprită (secțiunea EG) este ca o cheie deschisă.

Proiectarea și principiul de funcționare a unui tiristor (tiristor)

Tiristorul este un dispozitiv controlat. Conține un electrod de control (CE) conectat la un semiconductor de tip p sau un semiconductor de tip n al joncțiunii din mijloc 2.

Structura, UGO și caracteristicile curent-tensiune ale unui trinistor (numit de obicei tiristor) sunt prezentate în figură:



Tensiunea Uoff, la care începe o creștere asemănătoare unei avalanșe a curentului, poate fi redusă prin introducerea purtătorilor de sarcină minoritari în oricare dintre straturile adiacente joncțiunii 2. Măsura în care scade Uon este indicată pe caracteristica curent-tensiune. Un parametru important este curentul de control al deblocării Iу.оt, care asigură că tiristorul trece în starea deschisă la tensiuni mai mici decât tensiunea Uon. Figura arată trei valori ale tensiunii de comutare UI pornit< Un вкл < Um вкл соответствует трем значениям управляющего тока UI у.от >Un u.ot > Um u.ot .

Să considerăm cel mai simplu circuit cu un tiristor încărcat pe o sarcină de rezistență Rn






• Ia – curent anodic (curent de putere în circuitul anod-catod al tiristorului);
• Uak – tensiunea dintre anod și catod;
• Iу – curentul electrodului de control (în circuitele reale se folosesc impulsuri de curent);
• Uuk este tensiunea dintre electrodul de control și catod;
• Upit – tensiune de alimentare.

Pentru a transfera tiristorul în starea deschisă, electrodul necontrolat este alimentat din circuitul de generare a impulsurilor cu un impuls de control pe termen scurt (de ordinul a câteva microsecunde).

O trăsătură caracteristică a tiristorului neblocabil în cauză, care este foarte utilizat în practică, este că nu poate fi oprit folosind curentul de control.

Pentru a opri tiristorul în practică, i se aplică tensiune inversă Uac< 0 и поддерживают это напряжение в течении времени, большего так называемого времени выключения tвыкл . Оно обычно составляет единицы или десятки микросекунд.

Proiectarea și principiul de funcționare a unui triac

Așa-numitele tiristoare simetrice (triacs, triacs) sunt utilizate pe scară largă. Fiecare triac este similar cu o pereche de tiristoare considerate, conectate spate la spate. Tiristoarele simetrice sunt un dispozitiv controlat cu o caracteristică curent-tensiune simetrică. Pentru a obține o caracteristică simetrică, se folosesc structuri semiconductoare p-n-p-n-p cu două fețe.

Structura triacului, UGO și caracteristicile curent-tensiune sunt prezentate în figură:



Un triac (triac) conține două tiristoare p1-n1-p2-n2 și p2-n2-p1-n4 conectate spate la spate. Triacul conține 5 tranziții P1-P2-P3-P4-P5. În absența unui electron de control, triacul UE se numește diac.

Cu polaritate pozitivă pe electrodul E1, apare un efect tiristor în p1-n1-p2-n2, iar cu polaritate opusă în p2-n1-p1-n4.

Când o tensiune de control este aplicată la UE, în funcție de polaritatea și valoarea sa, tensiunea de comutare Uon se modifică

Tiristoarele (dinistorii, tiristoarele, triacurile) sunt elementele principale ale dispozitivelor electronice de putere. Există tiristoare pentru care tensiunea de comutare este mai mare de 1 kV, iar curentul maxim admisibil este mai mare de 1 kA

Chei electronice

Pentru a crește eficiența dispozitivelor electronice de putere, modul de funcționare în impulsuri al diodelor, tranzistoarelor și tiristoarelor este utilizat pe scară largă. Modul puls este caracterizat de schimbări bruște ale curenților și tensiunilor. În modul de impuls, diodele, tranzistoarele și tiristoarele sunt folosite ca comutatoare.

Cu ajutorul cheilor electronice se comută circuitele electronice: conectarea/deconectarea unui circuit la/de la surse(e) de energie electrică sau de semnal, conectarea sau deconectarea elementelor de circuit, modificarea parametrilor elementelor de circuit, schimbarea tipului sursei de semnal de influență.

Cheile ideale UGO sunt prezentate în figură:

Chei care acționează pentru a deschide și respectiv a închide.




Modul cheie este caracterizat de două stări: „pornit”/“oprit”.

Tastele ideale se caracterizează printr-o modificare instantanee a rezistenței, care poate lua valoarea 0 sau ∞. Căderea de tensiune pe un întrerupător ideal închis este 0. Când comutatorul este deschis, curentul este 0.

Cheile reale sunt, de asemenea, caracterizate de două valori extreme de rezistență Rmax și Rmin. Trecerea de la o valoare a rezistenței la alta în comutatoarele reale are loc într-un timp finit. Căderea de tensiune pe un comutator închis real nu este zero.

Comutatoarele sunt împărțite în chei utilizate în circuitele de putere redusă și chei utilizate în circuitele de mare putere. Fiecare dintre aceste clase are propriile sale caracteristici.

Cheile utilizate în circuitele de putere redusă sunt caracterizate prin:

1. Rezistențe cheie în stări deschise și închise;
2. Performanță – timpul necesar unei chei pentru a trece de la o stare la alta;
3. Căderea de tensiune la un întrerupător închis și curent de scurgere la un întrerupător deschis;
4. Imunitate la zgomot – capacitatea unei chei de a rămâne într-una dintre stări atunci când este expusă la interferențe;
5. Sensibilitatea cheii este mărimea semnalului de control care transferă cheia dintr-o stare în alta;
6. Tensiune de prag - valoarea tensiunii de control, în apropierea căreia are loc o schimbare bruscă a rezistenței cheii electronice.

Chei electronice cu diode

Cel mai simplu tip de chei electronice sunt comutatoarele cu diode. Circuitul comutatorului diodei, caracteristica de transfer static, caracteristica curent-tensiune și dependența rezistenței diferențiale de tensiunea diodei sunt prezentate în figură:

Principiul de funcționare al unui comutator electronic cu diodă se bazează pe modificarea valorii rezistenței diferențiale a unei diode semiconductoare în vecinătatea valorii tensiunii de prag pe dioda Uthr. Figura „c” arată caracteristica curent-tensiune a unei diode semiconductoare, care arată valoarea Uthr. Această valoare este situată la intersecția axei tensiunii cu tangenta trasă la elementul ascendent al caracteristicii curent-tensiune.

Figura „d” arată dependența rezistenței diferențiale de tensiunea pe diodă. Din figură rezultă că în apropierea tensiunii de prag de 0,3 V are loc o schimbare bruscă a rezistenței diferențiale a diodei cu valori extreme de 900 și 35 ohmi (Rmin = 35 ohmi, Rmax = 900 ohmi).

În starea „pornit”, dioda este deschisă și Uout ≈ Uin.

În starea „oprit”, dioda este închisă și , Uout ≈ Uin · Rн / Rmax<

Pentru a reduce timpul de comutare, se folosesc diode cu o capacitate de tranziție scăzută de ordinul 0,5-2 pF, oferind în același timp un timp de oprire de ordinul 0,5-0,05 μs.

Comutatoarele cu diode nu permit separarea electrică a circuitelor de control și controlate, ceea ce este adesea necesar în circuitele practice.

Comutatoare cu tranzistori

Majoritatea circuitelor utilizate în calculatoare, dispozitive de control de la distanță, sisteme de control automate etc. se bazează pe comutatoare cu tranzistori.

Circuitele comutatoare de pe tranzistorul bipolar și caracteristicile curent-tensiune sunt prezentate în figură:

Prima stare „oprit” (tranzistorul închis) este determinată de punctul A1 pe caracteristicile de ieșire ale tranzistorului; se numește modul cutoff. În modul de tăiere, curentul de bază Ib = 0, curentul colectorului Ik1 este egal cu curentul inițial al colectorului, iar tensiunea colectorului Uk = Uk1 ≈ Ek. Modul de tăiere este implementat la Uin = 0 sau la potențialele de bază negative. În această stare, rezistența comutatorului atinge valoarea maximă: Rmax = , unde RT este rezistența tranzistorului în stare închisă, mai mare de 1 MOhm.

A doua stare „pornit” (tranzistorul este deschis) este determinată de punctul A2 pe caracteristica curent-tensiune și se numește modul de saturație. De la modul de tăiere (A1) la modul de saturație (A2), tranzistorul este comutat de o tensiune de intrare pozitivă Uin. În acest caz, tensiunea Uout ia o valoare minimă Uk2 = Uk.e.us de ordinul 0,2-1,0 V, curentul de colector Ik2 = Ik.us ≈ Ek / Rk. Curentul de bază în modul de saturație este determinat din condiția: Ib > Ib.us = Ik.us / h21.

Tensiunea de intrare necesară pentru a comuta tranzistorul în starea deschisă este determinată din condiția: U în > Ib.us · Rb + Uk.e.us

Imunitate bună la zgomot și disiparea scăzută a puterii în tranzistor se explică prin faptul că de cele mai multe ori tranzistorul este fie saturat (A2), fie închis (A1), iar timpul de tranziție de la o stare la alta este o mică parte a duratei. din aceste state. Timpul de comutare al comutatoarelor de pe tranzistoarele bipolare este determinat de capacitățile de barieră ale joncțiunilor p-n și de procesele de acumulare și resorbție a purtătorilor de sarcină minoritari din bază.

Pentru a crește viteza și rezistența de intrare, se folosesc comutatoare cu tranzistori cu efect de câmp.

Circuitele de comutare pe tranzistoare cu efect de câmp cu o joncțiune pn de control și cu un canal indus cu o sursă comună și drenaj comun sunt prezentate în figură:

Pentru orice comutator pe un tranzistor cu efect de câmp Rn > 10-100 kOhm.

Semnalul de control Uin la poartă este de aproximativ 10-15 V. Rezistența tranzistorului cu efect de câmp în stare închisă este mare, aproximativ 108 -109 Ohmi.

Rezistența tranzistorului cu efect de câmp în stare deschisă poate fi de 7-30 ohmi. Rezistența tranzistorului cu efect de câmp de-a lungul circuitului de control poate fi de 108 -109 Ohmi. (circuite „a” și „b”) și 1012 -1014 ohmi (circuite „c” și „d”).

Dispozitive semiconductoare de putere (putere).

Dispozitivele semiconductoare de putere sunt utilizate în electronica energetică, cel mai rapid și promițător domeniu de tehnologie. Sunt proiectate pentru a controla curenți de zeci și sute de amperi, tensiuni de zeci și sute de volți.

Dispozitivele semiconductoare de putere includ tiristoare (dinistoare, tiristoare, triac), tranzistoare (bipolare și cu efect de câmp) și tranzistoare bipolare induse static (IGBT). Sunt folosite ca chei electronice care comută circuitele electronice. Ei încearcă să-și apropie caracteristicile de caracteristicile tastelor ideale.

Conform principiului de funcționare, caracteristicilor și parametrilor, tranzistoarele de mare putere sunt similare cu tranzistoarele de putere redusă, dar există anumite caracteristici.

Tranzistoare cu efect de câmp de putere

În prezent, tranzistorul cu efect de câmp este unul dintre cele mai promițătoare dispozitive de putere. Tranzistoarele cele mai utilizate pe scară largă sunt tranzistoarele cu poartă izolată și tranzistoarele cu canal indus. Pentru a reduce rezistența canalului, lungimea acestuia este redusă. Pentru a crește curentul de scurgere, în tranzistor sunt realizate sute și mii de canale, iar canalele sunt conectate în paralel. Probabilitatea de auto-încălzire a tranzistorului cu efect de câmp este mică, deoarece Rezistența canalului crește odată cu creșterea temperaturii.

Tranzistoarele cu efect de câmp de putere au o structură verticală. Canalele pot fi amplasate atât pe verticală, cât și pe orizontală.

tranzistor DMOS

Acest tranzistor MOS, fabricat prin metoda dublei difuzii, are un canal orizontal. Figura prezintă un element de structură care conține un canal.

tranzistor VMOS

Acest tranzistor MOS în formă de V are un canal vertical. Figura prezintă un element de structură care conține două canale.

Este ușor de observat că structurile unui tranzistor VMOS și ale unui tranzistor DMIS sunt similare.

tranzistor IGBT

IGBT este un dispozitiv semiconductor hibrid. Combină două metode de control al curentului electric, dintre care una este tipică pentru tranzistoarele cu efect de câmp (controlul câmpului electric) și a doua pentru cele bipolare (controlul injecției purtătorilor electrici).

De obicei, IGBT-urile folosesc o structură de tranzistor MOS cu canal indus de tip n. Structura acestui tranzistor diferă de structura unui tranzistor DMIS printr-un strat suplimentar de semiconductor de tip p.

Vă rugăm să rețineți că termenii „emițător”, „colector” și „poartă” sunt utilizați în mod obișnuit pentru a se referi la electrozii IGBT.

Adăugarea unui strat de tip p are ca rezultat formarea unei a doua structuri de tranzistor bipolar (tipul pnp). Astfel, IGBT are două structuri bipolare - de tip n-p-n și de tip p-n-p.

Circuitul de oprire UGO și IGBT sunt prezentate în figură:

Un tip tipic de caracteristici de ieșire este prezentat în figură:

tranzistor SIT

SIT este un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control cu ​​inducție statică. Este multicanal și are o structură verticală. Reprezentarea schematică a SIT și a circuitului sursă comună sunt prezentate în figură:

Regiunile unui semiconductor de tip p au forma unor cilindri, al căror diametru este de câțiva micrometri sau mai mult. Acest sistem de cilindri acționează ca un obturator. Fiecare cilindru este conectat la un electrod de poartă (în figura „a”, electrodul de poartă nu este prezentat).

Linia punctată indică zonele joncțiunilor p-n. Numărul real de canale poate fi de mii. De obicei SIT este utilizat în circuitele surse comune.

Fiecare dintre dispozitivele luate în considerare are propriul său domeniu de aplicare. Comutatoarele tiristoare sunt utilizate în dispozitivele care funcționează la frecvențe joase (kiloherți și mai jos). Principalul dezavantaj al unor astfel de taste este performanța lor scăzută.

Domeniul principal de aplicare a tiristoarelor sunt dispozitivele de joasă frecvență cu putere de comutare mare de până la câțiva megawați, care nu impun cerințe serioase de performanță.

Tranzistoarele bipolare puternice sunt utilizate ca întrerupătoare de înaltă tensiune în dispozitive cu o frecvență de comutare sau de conversie în intervalul 10-100 kHz, cu un nivel de putere de ieșire de la câțiva W la câțiva kW. Gama optimă de tensiuni de comutare este 200-2000 V.

Tranzistoarele cu efect de câmp (MOSFET) sunt folosite ca comutatoare electronice pentru comutarea dispozitivelor de joasă tensiune și de înaltă frecvență. Valorile optime ale tensiunilor de comutare nu depășesc 200 V (valoarea maximă până la 1000 V), în timp ce frecvența de comutare poate varia de la câțiva kHz la 105 kHz. Gama de curenți comutați este de 1,5-100 A. Proprietățile pozitive ale acestui dispozitiv sunt controlabilitatea prin tensiune, nu curent și dependența mai mică de temperatură în comparație cu alte dispozitive.

Tranzistoarele bipolare cu poartă izolată (IGBT) sunt utilizate la frecvențe sub 20 kHz (unele tipuri de dispozitive sunt utilizate la frecvențe de peste 100 kHz) cu puteri de comutare de peste 1 kW. Tensiunile comutate nu sunt mai mici de 300-400 V. Valorile optime ale tensiunilor comutate sunt peste 2000 V. IGBT și MOSFET necesită o tensiune nu mai mare de 12-15 V pentru pornirea completă; tensiunea negativă nu este necesară pentru a închide dispozitive. Se caracterizează prin viteze mari de comutare.

Material pentru pregătirea pentru certificare

Amplificatoarele conțin tranzistori, precum și elemente precum rezistențe, condensatoare și inductori. Parametrii elementelor utilizate (valorile nominale și tensiunile acestora) depind de cerințele pentru amplificator, precum și de tipul de tranzistori utilizați. Odată cu apariția diferitelor tipuri de tranzistoare, au devenit posibile noi configurații de circuite amplificatoare. În biopolar R -n- R- sau n - R -n-tranzistorul creează regiuni alternante cu diferite tipuri de conductivitate într-o anumită ordine, formând o bază, emițător și colector. Tranzistorul este numit bipolar, deoarece transferul de sarcină în el este realizat atât de electroni, cât și de găuri. ÎN camp sau (unipolar)În tranzistoare, sarcinile sunt transportate de purtători de un singur tip: fie electroni, fie găuri. Tranzistoarele cu efect de câmp (FET) au trei regiuni numite poartă, sursă și drenaj. În funcție de tipul de mediu utilizat, există două tipuri de tranzistoare cu efect de câmp: R-și canalul I. Diferite tipuri de tranzistoare au caracteristici diferite, care sunt descrise mai detaliat în această secțiune.

Cel mai comun circuit pentru construirea unui amplificator bazat pe un tranzistor bipolar este un circuit cu un emițător comun (împământat) (CE); Variante ale unor astfel de scheme sunt prezentate în Fig. 11.1. Termenul „emițător comun” indică faptul că într-un circuit adecvat rezistența dintre terminalul emițătorului și masă este scăzută pentru un semnal, dar nu rezultă că este scăzută în toate cazurile pentru DC. Deci, de exemplu, în diagramele prezentate în Fig. 1.1, AȘi b, emițătorii sunt legați direct la pământ, iar în circuitul din Fig. 1.1, o rezistență este conectată între emițător și pământ, șuntat de un condensator. Prin urmare, dacă reactanța acestui condensator pentru semnal este mică, putem presupune că emițătorul este practic împământat pentru semnal.

Pentru a funcționa în clasa A (secțiunea 1.4), tensiunea de polarizare dintre bază și emițător trebuie să fie înainte (deblocare), iar între colector și emițător - invers (blocare). Pentru a obține această polarizare, polaritatea surselor de alimentare este selectată în funcție de tipul de tranzistor utilizat. Pentru tranzistor R -n - de tip p (Fig. 11 L, a) plusul sursei de polarizare trebuie conectat la emițătorul de tip p, iar minusul la baza de tip i. Astfel, polarizarea directă este obținută la un potențial de bază negativ în raport cu emițătorul. Pentru a inversa polarizarea unui colector de tip p, potențialul său trebuie să fie negativ. Pentru a face acest lucru, sursa de alimentare este conectată cu polul pozitiv la emițător și polul negativ la colector.

Semnalul de intrare creează un rezistor R 1 căderea de tensiune, care se adaugă algebric la tensiunea de polarizare constantă. Ca rezultat, potențialul de bază total se modifică în conformitate cu semnalul. Pe măsură ce potențialul de bază se modifică, curentul colectorului se modifică și, prin urmare, tensiunea pe rezistor R2. Cu o jumătate de undă pozitivă a tensiunii de intrare, polarizarea directă scade și curentul trece R 2 scade in consecinta. Căderea de tensiune per R 2 de asemenea, scade, rezultând o schimbare de fază de 180° între semnalele de intrare și de ieșire.

Dacă se folosește tranzistorul n - R- de tip n (Fig. 1.1.6), atunci polaritatea ambelor surse de energie este inversată. În acest caz, joncțiunea de bază se dovedește a fi, de asemenea, polarizată în direcția înainte, iar joncțiunea colectorului în direcția opusă. Ca și în cazul precedent, între semnalele de intrare și de ieșire se formează o defazare de 180°.

În fig. 1.1, a și b prezintă principalele elemente ale amplificatorului, iar circuitul amplificatorului utilizat în practică este prezentat în Fig. 1.1.6. Aici, condensatorul C1 nu permite trecerea componentei constante a semnalului de intrare, dar are o reactanță scăzută pentru componenta sa variabilă, care este astfel furnizată rezistorului R 2 . (Acesta este așa-numitul R.C.-conexiune; este descris mai detaliat în secțiune. 1.5). Tensiunea de polarizare directă de bază provine de la divizorul de tensiune Ri- R2, care este conectat la sursa de alimentare. Valoarea de polarizare directă necesară a bazei tranzistorului este obținută prin alegerea corectă a raportului valorilor rezistenței R 1 Și R 2 . Mai mult, în tranzistorul n - R- potențialul de bază de tip n este setat mai pozitiv decât emițătorul. Rezistorul colector pe care este generat semnalul de ieșire este de obicei numit rezistor de sarcină și este desemnat R n. Prin condensatorul de izolare C 3, semnalul este trimis la etapa următoare. Circuitele de intrare și de ieșire trebuie să aibă un punct comun de împământare (Fig. 1.1, A).

Factorul de amplificare a curentului de bază pentru un circuit cu OE este dat de următoarea relație:

unde p este factorul de amplificare a curentului de bază;

DI b - creșterea curentului de bază; DI k - creșterea corespunzătoare a curentului de colector la -

Orez. 1.1. Circuite emițătoare comune.

Astfel, p este egal cu raportul dintre creșterea curentului de colector și creșterea corespunzătoare a curentului de bază la o tensiune constantă a colectorului. Câștigul de curent al semnalului este de asemenea numit coeficient de transfer de curent continuu [ Cu o valoare a rezistenței suficient de mare R 2 componenta alternativă a curentului de semnal este practic egală cu componenta alternativă a curentului de bază. - Notă ed.]

Rezistorul R 3 (Fig. 1.1.5) are un efect stabilizator asupra curentului tranzistorului atunci când temperatura se modifică. Căderea de tensiune pe R3 creează o polarizare inversă (oprire) la joncțiunea emițătorului tranzistorului, deoarece crește potențialul emițătorului. Prin urmare, reduce polarizarea pozitivă a bazei înainte cu valoarea acestei căderi de tensiune. Prezența unei componente de tensiune alternativă pe Rz ar determina o scădere a semnalului de ieșire și, în consecință, a câștigului amplificatorului (vezi Secțiunea 1.8). Pentru a elimina acest efect, rezistența Rз este derivată cu condensatorul C2.

Când tranzistorul se încălzește, componenta DC a curentului colectorului crește. În consecință, scăderea tensiunii pe suprafață Rz, ceea ce are ca rezultat o reducere a polarizării bazei directe precum și a curentului de colector. Ca rezultat, se realizează compensarea parțială a derivei de temperatură a curentului.

Orez. 1.2. Circuite surse comune

În fig. Figura 1.2 prezintă un circuit amplificator cu tranzistor cu efect de câmp echivalent cu un circuit OE, care se numește circuit cu sursă comună. În acest circuit, poarta corespunde bazei tranzistorului bipolar, sursa emițătorului și scurgerea la colector. În diagrama 1.2, A Este afișat FET cu canal de tip n. Pentru un tranzistor cu un canal de tip p, săgeata de pe poartă va fi îndreptată în direcția opusă. În fig. 1.2, b prezintă, de asemenea, un tranzistor cu un canal de tip d, iar în Fig. 1.2, V- cu un canal de tip p.

Circuitele de polarizare FET diferă de circuitele de polarizare a tranzistorului bipolar datorită diferențelor semnificative în caracteristicile acestor dispozitive. Tranzistoarele bipolare sunt amplificatoare curent de semnalși reproduce la ieșire curentul semnalului de intrare amplificat, în timp ce la tranzistoarele cu efect de câmp curentul semnalului de ieșire este controlat de cel aplicat la intrare tensiunea semnalului.

Există două tipuri de PT: cu control R- n-joncțiune și metal-oxid-semiconductor (MOS). (Tranzistoarele MOS sunt numite și tranzistori cu efect de câmp cu poartă izolată.) Ambele tipuri de tranzistoare cu efect de câmp sunt fabricate cu n – și canalele p.

În diagrama din fig. 1.2 și se folosește un PT cu un control R- I-tranziție, iar în diagrama din Fig. 1.2, b - tranzistor MOS care funcționează în modul de îmbogățire. În fig. 1.2, V arată un MOSFET care funcționează în modul de epuizare. În tranzistoarele MOS, poarta este descrisă ca o placă de condensator, care simbolizează capacitatea rezultată din formarea unui strat de oxid foarte subțire care izolează contactul metalic al terminalului porții de canal. (Termenul „tranzistor MOS” este derivat din această metodă de producție.)

Deoarece FET-urile sunt comandate de tensiunea de intrare mai degrabă decât de curent, cum ar fi tranzistoarele bipolare, parametrul de amplificare a curentului semnalului este înlocuit cu conductanță g m. Conductanța de transfer este o măsură a calității unui tranzistor cu efect de câmp și caracterizează capacitatea tensiunii porții de a conduce curentul de scurgere. Expresia conductivității de transfer este următoarea:

Unitate g m, numit siemens, este reciproca unitatii de rezistenta (1 cm = 1/ohm). După cum rezultă din expresia (1.2), parametrul g m pentru un FET, este raportul dintre creșterea curentului de scurgere și creșterea tensiunii de poartă la o tensiune constantă între sursă și dren.

Într-un tranzistor cu efect de câmp cu un control R- n-joncțiune și canal de tip n (Fig. 1.2, a) când se aplică o tensiune negativă la poartă, canalul este epuizat de purtători de sarcină și conductivitatea canalului scade. (Pentru un FET cu canal p, conductivitatea scade atunci când se aplică o tensiune pozitivă la poartă.) Deoarece un FET unijonct are doar două zone cu tipuri diferite de conducție (bornele sursă și de scurgere sunt conectate la o singură zonă, iar terminalul de poartă față de celălalt), conductivitatea dintre sursă și scurgere de același tip ca și conductibilitatea canalului. Prin urmare, spre deosebire de un tranzistor bipolar, care are U Q 3 = 0 curentul colectorului este 0, curentul canalului poate curge chiar și la tensiunea sursă-portă zero. Deoarece curentul canalului este o funcție a tensiunii Uzi, canalul tranzistorului cu efect de câmp cu control R- o joncțiune n poate conduce curentul în ambele sensuri: de la sursă la scurgere și în sens opus (într-un tranzistor bipolar, curentul de colector în modul de funcționare are întotdeauna o singură direcție). În acest caz, punctul de funcționare (de exemplu, pentru circuitele de clasa A) pentru astfel de tranzistori este stabilit prin aplicarea tensiunii. părtinire inversă poarta, spre deosebire de polarizarea directă a joncțiunii de bază în tranzistoarele bipolare [Într-un tranzistor cu un control R- o joncțiune n aplică de obicei o tensiune de blocare U 8i joncțiunii (negativă pentru canalul n) și curentul maxim în canal se obține la U 3 i = 0. Direcția curentului în canal depinde de polaritatea sursei de alimentare conectată la canal; Când polaritatea sursei de alimentare este inversată, terminalul care a fost scurgerea devine sursă și invers. - Notă ed.].

După cum sa menționat mai sus, poarta din tranzistoarele MOS este izolată de canal printr-un dielectric, cum ar fi dioxidul de siliciu (SiO2). În acest caz, poarta are o rezistență de intrare foarte mare și poate fi alimentată atât cu polarizare directă pentru a îmbogăți canalul cu purtători (care vor crește curentul de trecere) cât și polarizare inversă pentru a epuiza canalul cu purtători (care va reduce canalul curent). A). Prin urmare, este posibil să se producă două tipuri diferite de tranzistoare MOS: pentru funcționare în moduri îmbogățite și epuizate (aici ne referim la tranzistoare MOS cu un canal încorporat).

Un MOSFET de epuizare are un curent de scurgere la polarizarea de intrare zero. Tensiunea de polarizare inversă reduce curentul de scurgere la o anumită valoare, în funcție de intervalul dinamic necesar al semnalului de intrare. După cum se arată în Fig. 1.2.6, pentru tranzistoarele de tip epuizare, linia reprezentând canalul este continuă, ceea ce înseamnă prezența unui circuit închis și fluxul de curent în canal (curent de scurgere) la polarizarea porții zero.

În MOSFET-urile de tip îmbogățit, curentul de scurgere la polarizarea zero este mic. Tensiunea de polarizare crește curentul de scurgere la o anumită valoare, în funcție de intervalul dinamic al semnalului de intrare. Pentru tranzistoarele MOS de tip îmbogățit, linia care reprezintă canalul este intermitentă, ceea ce simbolizează o întrerupere a circuitului la polarizare zero. Pentru a crește curentul la cantitatea necesară pentru funcționarea normală a unui circuit, cum ar fi un amplificator, trebuie utilizată o polarizare adecvată.

Caracteristicile de performanță ale circuitelor prezentate în Fig. 1.D sunt similare cu caracteristicile circuitelor prezentate în Fig. 1.11. Schema din fig. 1.2, în cel mai potrivit pentru utilizare practică. Ca și în cazul discutat anterior, există o inversare de fază între semnalele de intrare și de ieșire. Tensiunea de alimentare este de obicei notată cu Ec. Pentru a reduce scăderea tensiunii semnalului pe rezistența internă a surselor de putere și polarizare, acestea sunt manevrate cu condensatoare de dimensiunea corespunzătoare (Fig. 11.2, a). Curenții de semnal ai circuitelor de poartă și de scurgere sunt închise prin acești condensatori.