1.3 Полевой транзистор

Полевой транзистор – это электропреобразовательный прибор, в котором ток, протекающий через канал, управляется электрическим полем, возникающим при приложении напряжения между затвором и истоком, и который предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний.

К классу полевых относят транзисторы, принцип действия которых основан на использовании носителей заряда только одного знака (электронов или дырок). Управление током в полевых транзисторах осуществляется изменением проводимости канала, через который протекает ток транзистора под воздействием электрического поля. Вследствие этого транзисторы называют полевыми.

По способу создания канала различают полевые транзисторы с затвором в виде управляющего р-n- перехода и с изолированным затвором (МДП - или МОП - транзисторы): встроенным каналом и индуцированным каналом.

В зависимости от проводимости канала полевые транзисторы делятся на: полевые транзисторы с каналом р- типа и n- типа. Канал р- типа обладает дырочной проводимостью, а n- типа – электронной.

Полевой транзистор можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ) (рис. 2).

Рисунок 2 – Схемы включения полевого транзистора: а) ОИ; б) ОЗ; в) ОС

На практике чаще всего применяется схема с ОИ, аналогичная схеме на биполярном транзисторе с ОЭ. Каскад с общим истоком дает очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не дает усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение.

Глава 2 – Автономный источник дежурного освещения с таймером

2.1 Схемные варианты и принцип работы

Этот вариант схемы предполагает наличие акустического реле, в состав которого входят микрофон ВМ1 и компаратор на ОУ DA1. Устройство выполнено на двух микросхемах и транзисторе. В состав одной микросхемы входит одновибратор на D-триггере и электронный ключ на транзи­сторе Источник света — сверхъяркий светодиод.

После того как включили питание, конденсатор СЗ заряжается через ре­зистор R7, и в этот момент высокий логический уровень поступает через диод VD3 на вход R (вывод 10) D-триггера DD1.1 и устанавливает низкий уро­вень на его выходе (вывод 13). Тран­зистор закрыт, и светодиод обесточен. Операционный усилитель DA1 выполняет функцию компаратора, и для получения макси­мального коэффициента усиления по напряжению включен без обратной свя­зи. Меньшее, по сравнению с R4, со­противление резистора R5 обеспечива­ет меньшее напряжение на неинвертирующем входе (вывод 3) ОУ DA1, поэто­му на его выходе (выводе 6) установит­ся низкий уровень.

При хлопке в ладони на выходе мик­рофона ВМ1 появляется переменное напряжение, которое через конденса­тор С1 поступает на аноды диодов VD1, VD2, а положительные полуволны через них — на входы ОУ DA1. При этом на инвертирущем входе они сглаживаются конденсатором С2, поэтому на выходе ОУ DA1 появляются один или несколько импульсов напряжения, которые посту­пают на вход С D-триггера. По­скольку на входе D (вывод 11) присут­ствует высокий уровень, то он "запи­шется" и произойдет запуск одновибратора — на выходе D-триггера установится высокий логический уро­вень, транзистор откроется и вклю­чит светодиод.

Мы выбираем более простой вариант схемы, исключив из неё акустическое реле. Такой вариант схемы выглядит более простым в реализации.

Таким образом, устройство без акустического реле выполнено на микросхеме К561ТМ2 и транзисторе КП501А. Источник света — сверхъяркий светодиод 10G4DHCBB20. Для питания используют батарею 3R12G напряжением 4,5 В или три элемента типоразмера АА или ААА.

Схема устройства показана на рисунке. Оно состоит из одновибратора на D-триггере DD1.1 и электронного ключа на транзи­сторе VT1. Источником света служит светодиод EL1 повышенной яркости свечения.

Устройство работает следующим образом. После включения питания конденсатор СЗ заряжается через ре­зистор R3, и в этот момент высокий логический уровень поступает через диод VD1 на вход R (вывод 10) D-триггера DD1.1 и устанавливает низкий уро­вень на его выходе (вывод 13). Тран­зистор VT1 закрыт, и светодиод EL1 обесточен.

При нажатии кнопки 1 появляется переменное напряжение, которое через конденса­тор С1 поступает на вход С D-триггера DD1.1. По­скольку на входе D (вывод 9) присут­ствует высокий уровень, то он "запи­шется" и произойдет запуск одновибратора — на выходе D-триггера DD1.1 установится высокий логический уро­вень, транзистор VT1 откроется и вклю­чит светодиод EL1.

Через резистор R4 начнется заряд­ка конденсатора С2, а с него напряже­ние через диод VD2 поступит на вход R D-триггера DD1.1. Когда это напряже­ние достигнет высокого уровня, триггер возвратится в состояние с низким уров­нем на выходе, конденсатор С2 быстро разрядится через диод VD3, транзистор VT1 закроется и светодиод EL1 погас­нет. Таким образом, после нажатия кнопки 1 на выходе одновибратора форми­руется импульс напряжения с длитель­ностью Т, определяемой сопротивле­нием резистора R4 и емкостью конден­сатора С2. В течение этого импульса светодиод светит, после чего гаснет.

Ток через светодиод EL1 - не более 80 мА, а значит, и яркость его свече­ния устанавливают изменением со­противления резистора R5.

Для надежной работы устройства входы второго D-триггера (выводы 3—6), входящего в состав микросхемы DD1, соединяют с минусовой линией питания.