И. Хабловски - Электроника в вопросах и ответах
Как подается смещение на электроды триода?
Напряжения смещения подаются на электроды триода проще, чем у транзисторов. Для смещения триода, так же как и транзистора, в общем достаточно одного источника постоянного напряжения (положительного) стой лишь разницей, что напряжение должно быть намного больше, чем напряжение источника питания транзистора (около 200 В). Кроме того, в большинстве случаев нет необходимости в использовании стабилизирующих схем, так как работа триода очень слабо зависит от температуры окружающей среды.
Пример типичной триодной схемы с цепью питания приведен на рис. 4.44, а. На анод подается положительное напряжение, подключаемое через сопротивление нагрузки. Это последовательное питание анода, при котором анодное напряжение уменьшается по сравнению с источником на значение падения напряжения на этом сопротивлении. Иногда анод питают непосредственно от источника. Минуя сопротивление нагрузки, как это показано, например, на рис. 4.44, б.
Рис. 4.44. Последовательная (а) и параллельная (б) схема питания анода триода
Сетка триода должна иметь отрицательный потенциал по отношению к катоду, поэтому берут источник небольшого отрицательного напряжения. Однако в большинстве случаев используют автоматическое смещение, не требующее применения дополнительного источника. Для этого в цепь катода триода включают резистор Rк, на котором возникает падение напряжения, связанное с протекающим через лампу анодным током. Это падение напряжения имеет такой знак, при котором катод лампы смещается положительно относительно массы. Соединение сетки с массой через резистор Rc равнозначно отрицательному смещению сетки относительно катода. На резисторе Rc не возникает падения напряжения, если лампа работает без тока сетки. Однако резистор Rc необходим для работы лампы, поскольку через него замыкается цепь сетка — катод. Сопротивление резистора Rc обычно равно 1 МОм. Сопротивление резистора Rк составляет от нескольких сотен омов до 10–20 кОм. Для того чтобы переменные колебания не создавали на резисторе Rк падения напряжения, его шунтируют конденсатором. В противном случае возникает отрицательная обратная связь (см. гл. 8), снижающая коэффициент усиления.
Следует помнить, что описанный способ подачи смещения на сетку не удается применить для биполярного транзистора из-за противоположного знака напряжения, требуемого для смещения базы относительно эмиттера.
На чем основана работа триода в диапазоне высоких частот?
При работе транзистора в диапазоне высоких частот существенную роль играют междуэлектродные емкости и индуктивности вводов электродов (особенно катода), которые в диапазоне средних и низких частот малы и ими можно пренебречь. Большое значение имеет также время пролета электронов между катодом и анодом, влияющие на входную проводимость лампы.
Для работы в диапазоне высоких частот конструируют специальные триоды (с плоскими электродами), работающие на частотах до 6 ГГц.
Как работает триод в режиме переключения при большом сигнале?
Триод как элемент, используемый в режиме ключа (при переключении), в общем создает меньше трудностей, чем биполярный транзистор. Его существенным преимуществом является работа без сеточного тока, благодаря чему не появляется нагрузка для управляющего источника и управление по напряжению не встречает трудностей. Кроме того, не возникают явления, связанные с рекомбинацией и накоплением зарядов, благодаря чему легче удается получить форму выходного колебания, близкую к форме входной. Некоторое уменьшение крутизны фронтов может возникнуть из-за междуэлектродных емкостей. Недостатком триода как переключателя является необходимость использования большего управляющего сигнала, чем для транзистора, а также относительно высокое внутреннее сопротивление во время протекания тока. На этом сопротивлении возникает относительно большое падение напряжения, снижающее падение напряжения на сопротивлении нагрузки.
Триод является элементом, который не создает трудностей при работе с большим сигналом. При питании анода напряжением, равным, например, 280 В, получают выходные сигналы с амплитудой около 100 В. Кроме того, гораздо легче достичь относительно больших мощностей, чем от полупроводниковых элементов. Для сверхмощных триодов (около нескольких сотен киловатт) применяют специальное охлаждение.
Какие шумовые свойства имеет триод?
Источником шумов в триоде является прежде всего эмиссия электронов из катода. Шумы имеют флуктуационный (стохастический) характер. Шумы в схеме с триодом зависят, в частности, от сопротивления управляющего источника и ширины полосы пропускаемых частот. В общем шумы устройств на триодах больше, чем шумы устройств на современных транзисторах, особенно в диапазоне дециметровых волн.
Глава 5
ДРУГИЕ ТИПЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ
Что такое меза-транзистор?
Это транзистор, выполненный таким образом, что на пластинке полупроводника, образующей коллектор, с помощью диффузии создается область базы, а на поверхности пластины напыляются выводы базы и эмиттера в виде полосок (рис. 5.1). Избыток материала, непосредственно не прилегающий к области базы, удаляется путем травления. Название «меза» (от испанского — стол) связано с характерной формой транзистора, сделанного этим методом. Существуют меза-транзисторы, выполненные на основе эпитаксиальных пленок и характеризующиеся очень узкими р-n переходами. Меза-транзисторы имеют высокую граничную частоту (несколько сотен мегагерц), особенно в эпитаксиальном исполнении, и также могут иметь большую выходную мощность.
Рис. 5.1. Структура диффузионного меза-транзистора
Что таксе планарный транзистор?
Это диффузионный транзистор плоской конструкции, в котором оба перехода выполнены методом диффузии и расположены на одной и той же стороне кремниевой пластины (рис. 5.2). Поверхность такого транзистора покрыта тонким защитным слоем двуокиси кремния, благодаря чему обеспечивается высокое постоянство параметров во времени, в частности малые токи утечки и высокая надежность.
Рис. 5.2. Структура планарного транзистора
(1 — слой двуокиси кремния)
Что такое однопереходный транзистор?
Это транзистор с одним переходом, созданный путем вплавления стерженька из p-материала (алюминий) в монокристаллическую пластинку из материала n-типа (кремнии). К пластинке присоединены два вывода, играющие роль баз, стерженек, расположенный несимметрично относительно база — эмиттер. Такой транзистор называют также двухбазовым диодом (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Структура однопереходного транзистора (а) и его графическое изображение (б):
1 — стержень р-типа; 2 — р-n-переход: 3 — пластина n-типа; 4 — омические контакты
Сопротивление между базами составляет около нескольких тысяч ом. Обычно база Б2 смещена в положительную сторону относительно базы Б1. При подведении к эмиттеру соответствующего положительного напряжения протекает большой ток эмиттера (при небольшом падении напряжения между эмиттером Э и базой Б1). При этом на эмиттерной характеристике транзистора наблюдается область отрицательного сопротивления (рис. 5.4), благодаря чему однопереходный транзистор находит применение в генераторах и триггерах, а также в цепях регулирования. В области отрицательного сопротивления осуществляется очень быстрое переключение.
Рис. 5.4. Статическая характеристика однопереходного транзистора
(1 — область отрицательного сопротивления)
Что такое полевой транзистор с двумя затворами?
Это полевой МОП транзистор с каналом типа n (или р) с двумя затворами, управляющими током стока (рис. 5.5). При таком решении в схеме с общим источником достигается хорошая развязка входных и выходных цепей, что позволяет транзистору работать в качестве усилителя высокой частоты до частот около 1000 МГц. При этом трудности, связанные с обратным проникновением сигналов, не возникают. Полевые транзисторы с двумя затворами часто применяют в смесителях в диапазоне высоких частот.
