Электричество - от простого к сложному

Не разобранное
Administrator
1 584
15-04-2017, 12:01
0

Опытные радиолюбители и особенно профессионалы-разработчики электронной аппаратуры знают, что на высоких частотах очень надежные в работе и устойчивые к самовозбуждению каскады усиления (особенно это справедливо по отношению к резонансным усилителям) удается реализовать в, так называемых, КАСКОДНЫХ схемах.

В них, как правило, используются два биполярных транзистора, включенных первый с общим эмиттером (ОЭ), а второй - с общей базой (ОБ). Или же это могут быть два полевых транзистора включенных, соответственно, с ОИ и с ОЗ. Нередко встречаются и "смешанные" схемы, где в каскадном включении применяются как полевой, так и биполярный транзисторы. Но в любом случае обязательно ДВА прибора!

В то же время имеется такая разновидность полевых транзисторов, которая, во-первых, позволяет легко реализовать каскадную схему включения, используя для этого только ОДИН прибор. И, во-вторых, не имеет вообще аналогов среди биполярных транзисторов. Речь идет о ДВУХЗАТВОРНЫХ полевых транзисторах.

То обстоятельство, что при прочих равных условиях каскодные схемы относятся к наиболее быстродействующим, определяется очень малым значением, так называемой, центральной емкости Сц, если заземление затвора по высокой частоте стремится к идеальному.

Это следует понимать так, что вывод затвора полевого транзистора, обычно не превышая по длине 5 - 7 мм (от корпуса прибора до точки контакта), соединяется с достаточно массивной заземленной поверхностью печатной платы. То есть никаких навесных проводников, никакого "сопляжа" при этом допускать нельзя!

Кроме того, большое ВЫХОДНОЕ сопротивление каскадной схемы позволяет подключить непосредственно на ее выход резонансные цепи высокой добротности. Только двухзатворные (реализующие каскад в наиболее полной мере) транзисторы НЕ ШУНТИРУЮТ колебательный контур в том случае, если этот контур включается не частично (связь автотрансформаторного типа), а полностью!

Например, на частоте 50 МГц однозатворный МДП транзистор КП305 имеет типичное эквивалентное выходное сопротивление 1,5 - 2 кОм. Поэтому, нагрузив этот транзистор на колебательный контур, можно заранее не сомневаться, что высокой добротности (достаточно малой полосы пропускания) достичь не удастся!

Эквивалентное (шунтирующее) сопротивление двухзатворного полевого прибора, например, КП306 порядка 20 - 25 кОм. А это уже совершенно иное дело. Принципиальная структура двухзатворного МДП транзистора представлена на рис.79. Изображено поперечное сечение, которое позволяет видеть, что между ИСТОКОМ и СТОКОМ этого усилительного прибора, имеющего канал К- типа, размещены первый (З1) и второй (З2) затворы.

В центре канала (а он выполнен так, что возможна работа транзистора как в обедненном, так и в обогащенном режимах) находится узкая низкоомная область - "экран". Именно таким образом устраняется влияние электростатического поля стока на затвор З1, что показано на рис.80.

Конечно, двухзатворные МДП транзисторы с успехом используются и в схемах СМЕСИТЕЛЕЙ (преобразователей) частоты. При этом удается реализовать хорошую развязку между сигнальной цепью и цепью гетеродина. Вообще "двухзатворник" обладает еще целым рядом специфических преимуществ. Это, прежде всего, относится к КАЧЕСТВУ обработки сигнала, не говоря уже об экономичности.

В настоящее время к числу наиболее распространенных (производства СНГ) двухзатворных полевых МДП транзисторов относятся: КП306, КП350, КП359, КП327 и некоторые другие. Еще одним замечательным качеством МДП транзисторов с двумя затворами является то, что некоторые из них характеризуются наличием оговоренного в технических условиях на прибор (гостированного) КВАДРАТИЧНОГО участка переходной характеристики. Например, упомянутый уже КП306, у которого этот параметр оговорен, очень хорош по этой причине для применения в высоколинейных резонансных УВЧ.

Однако не следует полагать, что приборы, обладающие двумя затворами, обязательно имеют структуру МДП, это не так!

Применяются и полевые транзисторы с двумя затворами на основе Р-К перехода. Такие транзисторы хорошо зарекомендовали себя в области рабочих частот 200 - 900 МГц, например КП322.

Следует заметить, что полевые транзисторы структуры МДП имеют специфические обозначения на принципиальных электрических схемах, что и представлено на рис.81. "Ахиллесовой пятой" МДП транзисторов является высокая их уязвимость по отношению к статическим электрическим зарядам, поскольку сопротивление "затвор - структура" колоссально!

Обычно это сотни миллиардов Ом (сотни ГОм!), а слой диэлектрика, разделяющий управляющий электрод и проводящую область кристалла - крайне мал. В результате чего напряженность электрического поля достигает сотен тысяч вольт на сантиметр и происходит катастрофический электрический пробой структуры! МДП транзистор выходит из строя. Чтобы избежать этого, МДП прибор поставляется с кольцом, надетым на выводы и закорачивающим их между собой.

Или, в случае планарного корпуса (КП327) - в таре, имеющей прокладку из проводящей фольги. Следует заметить, что схемотехнические особенности применения двухзатворных МДП транзисторов имеют свою, особую специфику, на которой стоит остановиться подробнее.

Обсудить на форуме