МОП транзистор - польовий транзистор із ізольованим затвором
Польові транзистори з ізольованим затвором (МОП транзистори) відрізняються за характеристиками біполярних транзистори. Як правило, вони використовуються як перемикачі, хоча МОП транзистори можна застосовувати і в аналоговій електроніці, про що свідчать численні підсилювачі ІС на цих приладах. МОП транзистор у стані провідності можна порівняти із замкнутим вимикачем: він має залишковий опір близько 2 Ом для малопотужних приладів та близько 0,1 Ом для потужних. При високих струмах, які здатні пропускати ці компоненти, такі величини опорів можуть викликати помітне падіння напруги. Наприклад, резистор 0,1 Ом, через який проходить струм 10 А, має падіння напруги 1 В. При високих робочих напругах цією величиною можна знехтувати. Інша справа при керуванні регулятором швидкості обертання двигуна, що отримує живлення від батарейки або акумулятора напругою 6 В (наприклад, в радіокерованих моделях).
Для зниження залишкового опору МОП транзистори можна з'єднувати паралельно. Два паралельно включених ідентичних транзистора з залишковим опором -0,1 Ом складуть один прилад з опором 0,05 Ом, який може пропускати подвоєний струм. Теоретично допустимо з'єднувати подібним чином будь-яку кількість транзисторів, але практично зазвичай обмежуються кількома приладами (трохи більше чотирьох).
У довідниках представлені потужні МОП транзистори, які можуть комутувати струми до 100 і навіть до 150 А. Як правило, прилади можуть витримати максимально допустимі струми протягом дуже короткого часу. Наприклад, транзистор IRF540 (у корпусі ТО 220) має максимальний струм 28 А при напрузі 100 В. Однак з аналізу його характеристик випливає, що такий струм допустимо лише в імпульсномурежимі, коли тривалість імпульсів вбирається у 100 мкс. При її збільшенні до 10 мс доводиться задовольнятися струмом 4 А. Перевищення зазначених значень пов'язане з ризиком виведення з ладу самого транзистора або вбудованого захисного діода.
Обмеження струму поширюються на випадок паралельного включення транзисторів. Якщо врахувати розкид параметрів приладів, стає очевидним, що два паралельно включені МОП транзистори ніколи не мають ідентичні опору у відкритому стані. Внаслідок цього через них проходитимуть нерівні струми та ризик перевищення допустимих значень збільшується. Нарешті, слід зазначити, що МОП транзистори зазвичай менш надійні, ніж біполярні.
Одна з безперечних переваг польових транзисторів - простота управління при малому струмі, що споживається від джерела сигналу. Поданий на вхід імпульс напруги 5, генерований логічним вентилем, дозволяє комутувати великі струми у вихідний ланцюга. Саме в цьому і полягає основна перевага польових транзисторів у порівнянні з біполярними, при використанні яких для досягнення аналогічних вихідних потужностей потрібне каскадне з'єднання кількох приладів. Зазвичай МОП транзистор починає проводити струм при керуючій напрузі 4 В. Однак для повного відкривання на його вхід потрібно подати напругу 10 або 12 (останнє значення відповідає стандарту RS232).
Для найпоширенішої схеми включення із загальним джерелом керуючою напругою є Uзі, а вихідною напругою - Uсі (рис. 1.а). Між джерелом вхідного сигналу та затвором, як правило, включається низькоомний резистор. Одна і та ж керуюча напруга може подаватися на кілька паралельно включених польових транзисторів. В цьому випадку на кожний транзисторпотрібно по окремому резистори (рис. 1.б). Приклади управління МОП транзистором за допомогою логічного інвертора та каскаду на біполярних транзисторах показано на рис. 1.в,г.
Аналогічно існуванню біполярних транзисторів n-р - n і р-n-р типів є польові транзистори з каналом n-типу та p-типу. Транзистори з p-каналом рідко застосовуються як дискретних елементів. Об'єднання МОП транзисторів обох типів дозволило створити комплементарні інтегральні схеми, що характеризуються виключно низькою потужністю, що споживається.
Мал. 1. Схеми включення МОП транзистора: схема із загальним витоком (а), паралельне включення МОП транзисторів (б), керування через логічний вентиль (в) та керування за допомогою транзисторів (г)
Тестування МОП транзистора з допомогою мультиметра утруднено, оскільки затвор фактично ізольований двох інших. Можна лише отримати інформацію про стан захисного діода, включеного між стоком та витоком, та перевірити відсутність короткого замикання між висновками.
Слід пам'ятати, що вхідний електрод МОП транзистора, як і вхід логічного вентиля типу КМОП, не повинен залишатися вільним. Під впливом наведень потенціал електрода здатний приймати будь-яке значення, що, зокрема, може викликати відкриття транзистора і протікання високого струму у вихідному ланцюгу за відсутності вхідного сигналу. Тому в усіх режимах, у тому числі і на етапі тестування, між затвором та загальною точкою має бути включений опір витоку (зазвичай близько 1 МОм).