Преимущества и недостатки, области применения ПТ

Основными преимуществами ПТ с управляющим переходом перед биполярными транзисторами являются высокое входное сопротивление, малые шумы (обусловлены тем, что носители заряда не пересекают p-n переходов, как в биполярных транзисторах, а двигаются вдоль них), простота изготовления, малое значение остаточного напряжения между истоком и стоком открытого транзистора. Так как в ПТ ток через канал вызван перемещением основных носителей, концентрация которых определяется преимущественно количеством примеси и поэтому мало зависит от температуры, то ПТ более температуростабильны. ПТ обладают более высокой стойкостью к ионизирующим излучениям.

При изготовлении интегральных схем и микропроцессоров часто на одном чипе изготавливаются и используются ПТ как с p-, так и с n-каналами. В этом случае транзисторы и схемы называются комплементарными, дополняющими друг друга. Такая технология получила широчайшее распространение при изготовлении микросхем с высокой степенью интеграции.

Отметим, что мощность сигнала, необходимая для управления ПТ во много раз меньше, чем мощность для управления биполярным транзистором. По этой причине ПТ широко используются при изготовлении интегральных схем и микропроцессоров. Такие схемы с ПТ имеют малую потребляемую мощность, в их состав можно включать увеличенное число транзисторов.

Появление мощных ПТ (30 А и более) позволяет заменить биполярные транзисторы во многих применениях, зачастую получая более простые схемы с улучшенными параметрами.

Недостаток многих полевых транзисторов – невысокая крутизна переходной характеристики, а, следовательно, и малый коэффициент усиления схем на ПТ. Кроме этого, по быстродействию и, соответственно, по частотным свойствам ПТ, как правило, не имеют преимуществ перед биполярными транзисторами.

При работе с МОП транзисторами следует принимать меры предосторожности для предотвращения пробоя тонкого слоя диэлектрика между затвором и каналом под действием статического электрических зарядов, которые могут возникнуть на изолированном затворе. Такие статические заряды могут возникнуть даже при касании его рукой. Необходимо, чтобы при транспортировке и монтаже электроды у транзисторов были замкнуты накоротко. Эти замыкающие проводники удаляют только по окончании монтажа, когда выводы транзистора уже впаяны в схему. При пайке МОП транзистора следует заземлять паяльник, приборы и самого монтажника.

Обзор областей применения ПТ. При анализе возможных областей применения ПТ необходимо сравнивать характеристики транзисторов. В каких-то задачах себя лучше показали ПТ, в каких-то – биполярные транзисторы.

Схемы с высоким входным сопротивлением (слаботочные). Сюда относятся буферные или обычные усилители для тех применений, где ток базы или конечное полное входное сопротивление биполярных транзисторов ограничивает их характеристики. Можно построить такие схемы на отдельно взятых ПТ, однако сегодняшняя практика отдает предпочтение использованию интегральных схем, построенных на ПТ. В некоторых из них ПТ используются только в качестве высокоомного входного каскада, а вся другая схема построена на биполярных транзисторах, в других вся схема построена на ПТ.

Аналоговые ключи. МОП-транзисторы являются отличными аналоговыми ключами, управляемыми напряжением. По своим качествам такие ключи гораздо лучше ключей на биполярных транзисторах.

Цифровые микросхемы. МОП-транзисторы доминируют при построении микропроцессоров, схем памяти и большинства высококачественных цифровых логических схем. Микромощные логические схемы изготавливаются исключительно на МОП-транзисторах.

Мощные переключатели. Мощные МОП-транзисторы часто бывают предпочтительнее биполярных транзисторов для переключения нагрузок, в первую очередь из-за того, что в ПТ практически отсутствует входной ток и мощность управляющих сигналов чрезвычайно мала. Отличные результаты дает использование мощных ключей, построенных на комбинации биполярных и полевых транзисторов.

Переменные резисторы и источники тока. В линейной области стоковых характеристик ПТ ведут себя подобно резисторам, управляемым напряжением, в области насыщения они являются управляемыми напряжением источниками тока.

ГЛАВА 9