Работа этих транзисторов основана на модуляции эффективного сечения канала, которую осуществляют изменением толщины запирающего слоя обратно смещённого р-п перехода. Область, от которой начинают движение основные носители называют истоком, а область, к которой движутся основные носители – стоком. Область, используемая для управления током, протекающим через канал, называют затвором. Источник Е1 создаёт отрицательное напряжение на затворе. Ток, протекающий через канал Iс можно модулировать переменным входным напряжением. Постоянное отрицательное напряжение, при котором токопроводящий канал окажется перекрытым, называют пороговым или напряжением отсечки. К параметрам, характеризующим максимально допустимые режимы, относятся максимально допустимое напряжение между стоком и истоком, между затвором и истоком и максимально допустимая мощность рассеивания в транзисторе. На рис.25 приведены примерные выходные характеристики транзистора этого типа:
Рис.25
Семейство выходных характеристик
полевого транзистора с n-каналом и
p - nпереходом
В качестве основного параметра полевого транзистора используется крутизна характеристики Iс =f(Uзи) в пологой области семейства выходных характеристик:
S = dIс/dUзи при Uси = Const.
Полевые транзисторы с изолированным затвором (ПТИЗы) бывают двух типов: с встроенным каналом и с индуцируемым каналом, рассмотрим их физические модели (рис.26)
Рис. 26 Физические модели МДП полевых транзисторов
Семейства выходных характеристик указанных транзисторов приведены на рис.27.
Рис.27
Выходные характеристики МДП полевых транзисторов
Из характеристик транзистора с встроенным каналом следует, что он может работать с обеднением канала носителями тока, когда входное напряжение положительно и дырки оттесняются вглубь кристалла ,поскольку заряды пластин конденсатора, образованного металлом затвора , диэлектрическим «зазором» и полупроводником должны быть одинаковы и противоположны по знаку. Кроме того, указанный транзистор может работать и с обогащением канала при отрицательном значении входного напряжения по тем же причинам. Транзистор с индуцируемым каналом, как это следует из модели и характеристик, может работать только в режиме обогащения канала. Основным параметром МДП транзисторов также является приведенный выше коэффициент «S».
Условные графические обозначения полевых транзисторов разных типов приведены на рис.28.
В транзисторах с изолированным затвором как правило делается вывод от подложки (П), который может быть использован в некоторых случаях как второй затвор, чаще всего он накоротко соединяется с истоком. В схемах полевые транзисторы обозначаются как и биполярные буквами «VT» , в перечнях элементов буквами «КП» и числом, кодирующим свойства данного типа транзистора, например, КП 720 - мощный полевой транзистор с индуцируемым каналом n-типа.
Элементы индикации (ЭИ) предназначены для преобразования электрических сигналов в видимые, удобные для визуального наблюдения. Классификация ЭИ приведена на рис. 29, из которой видно, что в основе классификации элементов индикации устройств отображения информации (УОИ) лежит многообразие физических принципов их работы и областей применения. По принципу светоотдачи они разделяются на активные и пассивные: активные ЭИ характеризуются генерацией фотонов, а пассивные – тем, что управляют излучением внешнего источника путем модуляции таких параметров, как отражение, поглощение, рассеяние или поляризация.
Рис.29. Классификация ЭИ
К основным параметрам ЭИ относятся яркость, контрастность, размеры знакоместа, угол обзора, информационная емкость, напряжение питания и потребляемый ток.
Широкое распространение в технике отображения информации получили электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В настоящее время разработаны их новые типы, работающие в качестве специальных индикаторов-дисплеев или экранных пультов.
Светоизлучающие диоды (СИД) представляют собой класс твёрдотельных приборов, в которых электрическая энергия превращается непосредственно в световую. По своим электрическим характеристикам СИД совместимы с низковольтными транзисторами и ИС, принцип их работы рассмотрен выше.
Промышленностью освоен широкий спектр вакуумных люминесцентных индикаторов (ВЛИ). Достоинство ВЛИ – сопрягаемость с микроэлектроникой, технологическое совмещение на одной плате индикатора со схемами управления, высокая яркость свечения и большая долговечность. С помощью ВЛИ можно отобразить информацию в виде букв, символов, получая практически любые размеры информационного поля. Принцип работы основан на возбуждении зерен люминофора сфокусированным электронным пучком.
Достоинство газоразрядных ЭИ – малое потребление энергии, высокая яркость и надёжность, а также возможность использования в плоскостных конструкциях. Эти ЭИ являются самыми многочисленными и распространёнными среди активных элементов индикации. Перспективными являются газоразрядные индикаторные панели (ГИП), которые начинают конкурировать с ЭЛТ, так как имеют плоскую конструкцию, высокую яркость и стабильность изображения, а схемы управления полностью построены на цифровой логике. Принцип работы основан на свечении инертных газов в электрическом поле.
Достоинством ЭИ с использованием волоконной оптики является высокая светособирательная способность, возможность изменения масштаба передаваемого изображения и увеличения интенсивности светового потока. Для отображения десятичных цифр применяют световоды с цифрами от 0 до 9, которые укладываются знаковыми торцами и склеиваются. Необходимая цифра отображается при включении на соответствующем световоде источника света.
Успехи в лазерной технике создали предпосылки для разработки систем отображения информации с помощью лучей лазера, которые с успехом заменили электронный луч.
Среди пассивных ЭИ широко известны электромагнитные индикаторы, принцип действия которых основан на модулировании внешнего рассеянного освещения, падающего на информационное табло. Основным элементом такого индикатора является подвижный элемент-шторка, на одной стороне которого нанесено светопоглощающее покрытие, на другой - светоотражающее. При изменении вектора напряжённости магнитного поля на 180°, шторка поворачивается в одну или другую сторону к внешнему освещению. Достоинство таких ЭИ - простота конструкции, высокая контрастность. В последнее время широкое распространение находят жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ), которые конкурируют во многих случаях с активными светоизлучающими диодами. Принцип их работы заключается в изменении ориентации молекул жидкого кристалла (высокомолекулярное вещество, обладающее как свойствами жидкости: вязкость,текучесть,так и свойствами кристалла - строго определенное расположение молекулярных цепочек) под действием внешнего электрического поля в результате чего изменяется светопоглощающая способность. К перспективной группе пассивных элементов индикации относятся электрохромные ячейки конденсаторного типа. Принцип действия элементов такого типа основан на явлении окрашивания (потемнения) тонких (0,3-1,5) мкм слоев электрохромного вещества вследствие инжекции в него электронов из электродов под влиянием электрического напряжения до 10 В. Электрохромные ячейки обладают эффектом памяти. Быстродействие их составляет десятки миллисекунд. Недостатками являются малая долговечность и температурная нестабильность..
Электрогальванопластические ЭИ представляют собой миниатюрную электрическую герметизированную ванночку, в которой при пропускании тока металл катода осаждается на прозрачном аноде, вследствие чего ячейка темнеет и теряет окраску электролита. Скорость изменения цвета составляет доли секунды, но сама ячейка обладает эффектом устойчивой памяти.
Источники электропитания электронных устройств подразделяются на первичные(аккумуляторы ,гальванические элементы , сетевое напряжение) и вторичные, преобразующие выходные параметры первичных источников к виду ,необходимому для данных конкретных целей. Однако в любом случае источники электропитания могут быть источниками тока или напряжения. Следует отметить, что один и тот же источник может быть как тем ,так и другим в зависимости от конкретной организации нагрузочной цепи.
Часто на практике необходимо реализовать источник напряжения, когда напряжение на нагрузке не зависит в определённых пределах от величины самой нагрузки, например, при согласовании внутреннего сопротивления источника сигнала со входным сопротивлением усилителя. Простейшая электрическая цепь в данном случае будет выглядеть как показано на рис.30.
Рис.30
Электрическая цепь с источником и
нагрузкой
Е –э.д.с. источника сигнала,
Rи –внутреннее сопротивление источника,
Rн–эквивалентное сопротивление нагрузки,
Iн – ток нагрузки,
Uвых – выходное напряжение.
Очевидно, что режим генератора напряжения будет тем строже, чем ближе к 1 коэффициент передачи данной схемы,т.е.
Для той же схемы режим генератора тока ( ток не зависит от Rн) можно организовать, если обеспечить схемным путём неравенство Rи » Rн, действительно:
Часто на практике необходимо реализовать источник напряжения, когда напряжение на нагрузке не зависит в определённых пределах от величины самой нагрузки, например, при согласовании внутреннего сопротивления источника сигнала со входным сопротивлением усилителя. Простейшая электрическая цепь в данном случае будет выглядеть как показано на рис.30.
