1. Budowa, działanie rodzaje i oznaczenia schematowe tranzystorów unipolarnych FET i MOSFET.

Budowa

Zasadniczą częścią tranzystora polowego jest kryształ odpowiednio domieszkowanego półprzewodnika z dwiema elektrodami: źródłem (symbol S od ang. source, odpowiednik emitera w tranzystorze bipolarnym) i drenem (D, drain, odpowiednik kolektora). Pomiędzy nimi tworzy się tzw. kanał, którym płynie prąd. Wzdłuż kanału umieszczona jest trzecia elektroda, zwana bramką

Rodzaje

Tranzystor MOSFET. Tranzystor MOSFET, podobnie jak JFET jest tranzystorem unipolarnym. Podstawową różnicą pomiędzy tymi dwoma typami tranzystorów jest izolowana bramka w przypadku tranzystora MOSFET. Tranzystory tego typu dzielimy na dwie główne grupy: tranzystory z kanałem zubożanym oraz tranzystory z kanałem wzbogacanym. W zależności od tego do którego typu dany tranzystor należy, jest on normalnie włączony lub wyłączony. Poza tym podziałem, występuje podobnie jak w tranzystorach JFET podział na tranzystory z kanałem typu n oraz z kanałem typu p. Końcówki posiadają identyczne nazwy jak w JFET.

Oznaczenia schematowe.

Oznaczenia G - bramka, D - dren, S - źródło.

Zasady działania.

Zasada działania tranzystorów MOSFET opiera się na przewodzeniu przez kanał, który jest indukowany na powierzchni półprzewodnika podłoża przez pole elektryczne wytwarzane w warstwie tlenku przez elektrodę bramki. Po przyłożeniu napięcia bramki, do obszaru kanału są wciągane z obszarów źródła i drenu (obszary n) ruchome elektrony. Nośniki te podtrzymują przewodzenie w indukowanym kanale i wpływają w decydujący sposób na działanie tranzystora. Dodatkowe elektrony w kanale mogą swobodnie poruszać się pod wpływem pola elektrycznego skierowanego wzdłuż kanału.

2. Zasady polaryzacji tranzystorów BIP

    Tranzystor składa się z dwóch złączy PN, które mogą być spolaryzowane w kierunku zaporowym lub przewodzenia. W związku z tym można wyróżnić cztery stany pracy tranzystora.

Stan tranzystora	Kierunki polaryzacji złączy tranzystora
		Złącze emiter-baza	Złącze kolektor-baza
Zatkanie	Zaporowy	Zaporowy
Przewodzenie aktywne	Przewodzenia	Zaporowy
Nasycenie	Przewodzenia	Przewodzenia
Przewodzenie inwersyjne	Zaporowy	Przewodzenia

    Najważniejszym z tych nich jest obszar pracy aktywnej, gdyż to właśnie w tym obszarze tranzystor wykazuje swoje właściwości wzmacniające, które są wykorzystywane praktycznie.

    Tranzystor pracujący w układach analogowych musi być w stanie aktywnym, a w układach cyfrowych - w stanach zatkania lub nasycenia.

Jeśli do złącza zostanie przyłożone napięcie zewnętrzne, wówczas równowaga zostanie zaburzona. W zależności od biegunowości napięcia zewnętrznego rozróżnia się dwa rodzaje polaryzacji złącza:

• w kierunku przewodzenia, wówczas dodatni biegun napięcia jest dołączony do obszaru p;

• w kierunku zaporowym, wówczas dodatni biegun napięcia jest dołączany do obszaru n.

Polaryzując elektrody tranzystora typu npn z zewnętrznych źródeł napięcia U_CE i U_BE (U_CE > U_BE) złącze baza-emiter jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze kolektor-baza w kierunku zaporowym. W tym wypadku bariera potencjału w złączu emiterowym zmniejsza się, a w złączu kolektorowym powiększa się. Na przewodzącym złączu baza-emiter występuje spadek napięcia poniżej 1 V, a na złączu kolektor-baza, może odkładać się napięcie rzędu 1 kV.

Bez względu na polaryzację dla większości złącz można przyjąć, że całe napięcie zewnętrzne odkłada się na obszarze zubożonym.

3. Charakterystyki i parametry tranzystorów BIP

Charakterystyki statyczne napięciowo-prądowe tranzystora wyrażają związki między wartościami prądów i napięć na jego końcówkach. Podstawowe znaczenie mają 4 rodziny charakterystyk:
- wejściowe
- zwrotne (napięciowe)
- przejściowe (prądowe)
- wyjściowe
Do opisu stanu tranzystora na ogół jest wystarczające podanie pary charakterystyk, w której jedna jest charakterystyką wejściową lub zwrotną, druga zaś przejściową lub wyjściową. Tak utworzona para charakterystyk umożliwia wyznaczenie dwu pozostałych charakterystyk.

• Parametry tranzystora bipolarnego.

Ze względu na podłączenia sygnału wejściowego i wyjściowego rozróżnia się trzy metody włączenia tranzystora: układ ze wspólnym kolektorem (OC), ze wspólną bazą (OB) i ze wspólnym emiterem (OE). Każdy z tych układów charakteryzują inne parametry, pokazane poniżej:

Parametr	OC	OE	OB
Rezystancja wejściowa	duża	średnia	mała
Wzmocnienie napięciowe	mniejsze od jedności	duże	średnie
Wzmocnienie prądowe	duże	średnie	mniejsze od jedności
Oporność wyjściowa	mała	duża	duża

Para komplementarna

Określana jako klasa pracy tranzystorów (lamp) w konfiguracji przeciwsobnej lub z angielskiego "push pull". W układzie tym polaryzowany jest zawsze tylko jeden element wzmacniający i tylko przez jeden płynie prąd do obciążenia. Obciążenie jest sterowane z dwóch kluczy osobno dla dodatniej i ujemnej połówki sygnału. Wzmacniacz w takiej konfiguracji posiada największą sprawność energetyczną ze wzmacniaczy analogowych. Powstał układ par komplementarnych tranzystorów mocy przeznaczonych do pracy w takich układach. Dla tego nieraz taki wzmacniacz jest nazywany układem komplementarnym. Komplementarna para tranzystorów jest taka wtedy, gdy jeden z nich jest PNP, drugi NPN i odpowiadają sobie parametrami (tak jest najlepiej).

---