Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Л. — Сформулированная тобою аналогия совершенно обоснованна. Однако она не послужила основанием дать электродам транзистора названия, идентичные электродам триода. Электрод, который создает поле, получил название затвора. Вывод полупроводниковой пластинки, служащий вторым электродом, на который подаются усиливаемые напряжения, называется истоком, а противоположный вывод, с которого снимают усиленный ток, стоком.

Н. — По схеме я вижу, что между затвором и истоком последовательно прилагаются два напряжения: постоянное напряжение смещения затвора U₃ и входное переменное напряжение, которое усиливается этим транзистором. Я думаю, что постоянное напряжение батареи должно быть достаточно велико, чтобы противоположные ему полупериоды переменного напряжения не изменили полярности затвора.

В рассматриваемом нами случае затвор сделан отрицательным. Поэтому не следует допускать, чтобы положительные полупериоды переменного напряжения оказались выше напряжения Е₃ батареи.

Л. — Можно подумать, Незнайкин, что ты уже имеешь опыт практического применения полевых транзисторов.

Бесконечное входное сопротивление

Н. — Пока еще нет, но надеюсь, что ждать осталось недолго. А пока я хотел бы знать, создает ли напряжение U₃, большой ток между истоком и затвором.

Л. — Никакого! В этих транзисторах затвор образуется диффузией примесей типа, противоположного тем, которые содержатся в полупроводнике. Если примеси полупроводника типа n, затвор образуется двумя зонами с примесями типа р. Когда к созданному таким образом р-n переходу прилагают напряжение, делающее зону р отрицательной зоны n, переход превращается в непреодолимое для тока препятствие. Через переход проходит ничтожный ток порядка наноампера. Впрочем, существуют полевые транзисторы, в которых затвор выполнен из алюминиевых пластинок, отделенных от полупроводника очень тонким изолирующим слоем из двуокиси кремния.

Н. — Все больше и больше я убеждаюсь, насколько полевой транзистор похож на триод. В лампе ток не должен протекать по сеточной цепи. Для этого на сетку подают отрицательное относительно катода смещение. А усиление определяется изменением анодного тока, вызванным изменением потенциала сетки.

В полевом транзисторе также нет тока во входной цепи, т. е. между затвором и истоком, а переменное напряжение затвора определяет изменение тока стока. Это намного лучше того, что происходит в обычных транзисторах, где усиливаемые токи утомляются, так как создают ток база — эмиттер, что требует затраты определенной мощности.

Л. — Именно по этой причине полевые транзисторы часто применяют во входных каскадах приемников. Благодаря такому решению принимаемые антенной очень слабые сигналы не затрачивают энергии и эффективно усиливаются. Как видишь, в этом транзисторе, как и в триоде, входное сопротивление почти бесконечно.

Крутизна характеристики транзистора

Н. — А можно ли узнать, как изменяется ток стока в зависимости от изменений потенциала затвора?

Л. — Я сейчас нарисую очень простую схему, используемую для таких измерений, но сначала покажу тебе условные графические обозначения полевых транзисторов. В зависимости от типа полупроводника символизирующая затвор стрелка направлена в том или другом направлении (рис. 139).

Рис. 139. Условные графические обозначения полевых транзисторов из полупроводника типа n (а) и типа p (б).

А вот схема для интересующих тебя измерений (рис. 140).

Рис. 140. В полевом транзисторе из полупроводника типа n измеряют протекающий по нему ток I_с в зависимости от напряжения U₃, приложенного между затвором и истоком. Это напряжение изменяют с помощью потенциометра R. Полученная в результате таких измерений кривая похожа на кривую, характеризующую зависимость анодного тока триода от потенциала сетки.

Как видишь, приложенный к затвору потенциал можно изменять с помощью потенциометра R, включенного параллельно батарее. Вольтметр показывает нам напряжение U₃, приложенное между затвором и истоком, а миллиамперметр — ток стока I_c, создаваемого батареей E_c.

По результатам измерений вычерчивают кривую, показывающую изменение I_c, в зависимости от изменения U₃. Обрати внимание, что большую часть этой кривой составляет прямолинейный участок. Кривая позволяет определить крутизну транзистора.

Ты видишь, что, когда напряжение U₃ изменяется от —2 до — 1 В, ток I_c увеличивается от 1 до 5 мА. Следовательно, крутизна равна 4 мА/В. Это небольшая величина, однако некоторые полевые транзисторы имеют крутизну в несколько десятков миллиампер на вольт.

Напряжение смещения затвора

Н. — Я вижу, что по сравнению с обычными транзисторами типов n-р-n и р-n-р полевой транзистор обладает рядом преимуществ. Но мало хорошего в том, что он требует применения двух источников напряжения: батареи для подачи смещения на затвор и батареи, дающей ток стока.

Л. — Успокойся, Незнайкин, одного последнего источника будет вполне достаточно. Ты помнишь, как подают отрицательное смещение на сетку триода?

Н. — Конечно, смещение получают с помощью анодного тока, создающего падение напряжения на резисторе, в результате чего катод становится положительным относительно сетки.

Л. — Точно так же мы сделаем и для нашего транзистора. Между его затвором и отрицательным полюсом батареи Е_свключим резистор R и зашунтируем его конденсатором С, предназначенным для пропускания переменных составляющих тока стока (рис. 141).