SERWIS ELEKTRONIKI

Tester tranzystorów polowych “FET 1000”
Tester tranzystorów polowych “FET 1000”
Opracowano na podstawie materia³ów producenta
W artykule zosta³ przedstawiony prosty uk³ad pomiarowy
do sprawdzania tranzystorów polowych
J-FET oraz MOS-FET. Uk³ad ten pozwala na testowanie
funkcji prze³¹czaj¹cych tranzystorów z³¹czowych (J-
FET) z kana³em N lub P oraz tranzystorów z izolowan¹
bramk¹ (MOS-FET) tak z kana³em zuba¿anym, jak i
wzbogacanym oraz zarówno z kana³em typu N, jak i P.
Podstawy technologii tranzystorów FET
Tranzystor polowy, popularnie nazywany tranzystorem FET
jest w przeciwieñstwie do tranzystorów bipolarnych sterowany
nie pr¹dem lecz napiêciem. Sterowanie nastêpuje praktycznie
bez poboru mocy, poniewa¿ elektroda steruj¹ca (Gate –
bramka) jest praktycznie nieskoñczenie wysokoomowa. Bramkê
steruj¹c¹ (Gate) mo¿na porównaæ z kondensatorem.
W literaturze fachowej tranzystor polowy okreœlany jest
skrótem FET – Field Effect Transistor, co dos³ownie znaczy
„tranzystor z efektem polowym”. Nazwa tranzystor polowy
z³¹czowy J-FET pochodzi od s³owa “junction” – z³¹cze. Drug¹
rodzin¹ tranzystorów polowych s¹ tranzystory polowe z izolowan¹
bramk¹ IG-FET – Insulated Gate (z izolowan¹ bramk¹),
a wœród nich tranzystory MOS-FET. MOS to skrót od Metal
Oxide Semiconductor (metal-tlenek-pó³przewodnik) wskazuj¹cy,
¿e metalowa bramka izolowana jest (dwu)tlenkiem krzemu
od pó³przewodnikowego kana³u przewodz¹cego pr¹d.
Bazuj¹c na powy¿szym podziale, tranzystory polowe mo¿na
zaklasyfikowaæ do 6 rodzajów:
• z³¹czowe z kana³em N (J-FET N),
• z³¹czowe z kana³em P (J-FET P),
• z izolowan¹ bramk¹, z zuba¿anym kana³em typu N (MOS-
FET N),
• z izolowan¹ bramk¹, z zuba¿anym kana³em typu P (MOS-
FET P),
• z izolowan¹ bramk¹, z wzbogacanym kana³em typu N
(MOSFET N),
• z izolowan¹ bramk¹, z wzbogacanym kana³em typu P
(MOSFET P).
Symbole tych 6 tranzystorów polowych pokazano na rysunku
1. Wyprowadzeniami tranzystora polowego s¹ elektrody
oznaczone nastêpuj¹co:
• S (Source) – Ÿród³o,
• D (Drain) – dren,
• G (Gate) – bramka.
W tranzystorach z izolowan¹ bramk¹ wykorzystuje siê jeszcze
jedn¹ – czwart¹ elektrodê oznaczan¹ jako B (Bulk albo
Body), s³u¿¹c¹ do w³aœciwej polaryzacji pod³o¿a. W literaturze
fachowej mo¿na spotkaæ symbol takiego tranzystora z czterema
wyprowadzeniami (czwarte jest to wyprowadzenie ze
strza³k¹), jednak¿e w praktyce na etapie produkcji elektroda ta
jest zwarta w strukturze wewnêtrznej tranzystora ze Ÿród³em i
tranzystory z izolowan¹ bramk¹ podobnie jak tranzystory z³¹czowe
posiadaj¹ tylko 3 a nie 4 wyprowadzenia.
Tranzystory
polowe z³¹czowe
J-FET
normalnie
w³¹czone
40 SERWIS ELEKTRONIKI 12/2007
D
D D
G
S
G
S
G
S
Kana³ N Kana³ N Kana³ N
D
G
S
Kana³ P
normalnie w³¹czone
(z kana³em
zubo¿anym)
Tranzystory polowe
z izolowan¹ bramk¹
MOS-FET
normalnie wy³¹czone
(z kana³em
wzbogacanym)
D D
G
S
G
S
Kana³ P Kana³ P
Rys.1. Symbole tranzystorów polowych J-FET i MOS-
FET
W praktyce zastosowanie znalaz³y tylko 3 typy tranzystorów
polowych:
• z³¹czowe z kana³em N (J-FET N),
• z izolowan¹ bramk¹, z wzbogacanym kana³em typu N
(MOSFET N),
• z izolowan¹ bramk¹, z wzbogacanym kana³em typu P
(MOSFET P).
Dzia³anie tranzystora polowego opiera siê na zupe³nie innych
zasadach ni¿ tranzystora bipolarnego, jednak¿e dla opisu
funkcjonowania porównanie obu typów tranzystorów jest bardzo
obrazowe. Jeden i drugi tranzystor ma trzy wyprowadzenia.
Elektroda steruj¹ca, odpowiednik bazy, nazywana jest dla
tranzystora polowego bramk¹ (Gate). W tranzystorze bipolarnym
pr¹d bazy steruje pr¹dem kolektora, na zasadzie, ¿e im
wiêkszy pr¹d bazy, tym wiêkszy pr¹d p³ynie w obwodzie kolektor-emiter.
W tranzystorze polowym pr¹d sterowany p³ynie
w obwodzie dren – Ÿród³o (D – dren to odpowiednik kolektora,
S – Ÿród³o, odpowiednik emitera). Najwa¿niejsz¹ jednak
ró¿nic¹ jest to, ¿e wszystkie tranzystory polowe s¹ sterowane
napiêciowo.
Tranzystor polowy z³¹czowy J-FET generalnie ró¿ni siê od
tranzystora polowego MOS-FET. Tranzystory polowe z³¹czowe
FET s¹ „samoprzewodz¹ce”, dlatego nie potrzebuj¹ ¿adnego
napiêcia steruj¹cego. Poprzez przy³o¿enie napiêcia do
bramki mo¿na sterowaæ przep³ywem pr¹du, a tym samym rezystancj¹
miêdzy drenem i Ÿród³em. Tranzystory polowe z³¹czowe
J-FET s¹ dostêpne z kana³em n lub p, przy czym w praktyce
stosowane s¹ w³aœciwie tylko tranzystory z kana³em n.
Jeœli chodzi o tranzystory MOS-FET wystêpuje miêdzy nimi
dodatkowa ró¿nica, gdy¿ dziel¹ siê one na normalnie przewodz¹ce
(w³¹czone) i normalnie zablokowane (wy³¹czone). W
sumie wystêpuj¹ cztery ró¿ne typy tranzystorów MOS-FET.
Tranzystory normalnie zablokowane (z kana³em wzbogacanym)
przy napiêciu bramka - Ÿród³o U GS = 0V maj¹ pomiêdzy
drenem i Ÿród³em wysok¹ impedancjê. Przy napiêciu dodatnim
na bramce p³ynie pr¹d drenu zale¿ny od napiêcia bramki.