Радио и телевидение?.. Это очень просто!

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).