有趣的实验：场效应晶体管的一些可能性。方案、说明

有趣的实验：场效应晶体管的一些可能性。无线电电子电气工程百科全书

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众所周知，双极晶体管的输入电阻取决于级联的负载电阻、发射极电路中电阻的阻值以及基极电流传输系数。有时它相对较小，导致很难将级与输入信号源相匹配。如果使用场效应晶体管，这个问题就完全消失了——它的输入电阻达到几十甚至几百兆欧。为了更好地了解场效应晶体管，请进行建议的实验。

一点关于场效应晶体管的特性。与双极一样，该场也有三个电极，但它们的称呼不同：栅极（类似于基极）、漏极（集电极）、源极（发射极）。与双极场效应晶体管类比，有不同的“结构”：p 沟道和 n 沟道。与双极型不同的是，它们可以以 pn 结的形式和绝缘栅极进行门控。我们的实验将涉及其中的第一个。

场效应晶体管的基础是硅板（栅极），其中有一个称为沟道的薄区域（图1a）。通道的一侧是漏极，另一侧是源极。当晶体管的正极连接到源极，GB2动力电池（图1，b）的负极连接到漏极时，沟道中就会出现电流。在这种情况下，通道具有最大电导率。

有趣的实验：场效应晶体管的一些可能性

值得将另一个电源 - GB1 - 连接到源极和栅极端子（加上栅极），因为沟道“变窄”，导致漏极-源极电路中的电阻增加。该电路中的电流立即减小。通过改变栅极和源极之间的电压，可以调节漏极电流。此外，栅极电路中没有电流，漏极电流由施加到源极和栅极的电压产生的电场控制（这就是晶体管被称为场效应晶体管的原因）。

上述情况适用于具有 p 沟道的晶体管，但如果该晶体管具有 n 沟道，则电源和控制电压的极性相反（图 1，c）。

大多数情况下，您可以在金属外壳中找到场效应晶体管 - 那么，除了三个主要结论之外，它还可能有一个外壳端子，在安装过程中，该端子连接到结构的公共电线。

场效应晶体管的参数之一是初始漏极电流（Is开始），即晶体管栅极零电压时漏极电路中的电流（在图2中，可变电阻滑块位于下部）根据电路的位置）和给定的电源电压。

如果您在电路中平滑地向上移动电阻滑块，那么随着晶体管栅极电压的增加，漏极电流会减小（图 2，b），并且在为给定晶体管确定的电压下，漏极电流将降至几乎为零。此时对应的电压称为截止电压（UZIots）。

有趣的实验：场效应晶体管的一些可能性

漏极电流对栅极电压的依赖性非常接近于直线。如果我们任意增加漏极电流，并将其除以相应的栅极和源极之间电压的增加，我们就得到了第三个参数——特性的斜率（S）。该参数很容易确定，无需删除特征或在目录中搜索。测量初始漏极电流就足够了，然后连接一个栅极和源极之间电压为 1,5 V 的原电池。从初始漏极电流中减去所得漏极电流，然后将余数除以电池电压 -您将得到以毫安每伏为单位的特性斜率。

了解场效应晶体管的特性可以补充对其库存输出特性的了解（图 2，c）。当漏极和源极之间的电压针对几个固定栅极电压发生变化时，它们就会被移除。很容易看出，在漏极和源极之间达到一定电压时，输出特性是非线性的，然后，在相当大的电压范围内，它几乎是水平的。

当然，在实际设计中并没有使用单独的电源来向栅极提供偏置电压。当源电路中包含所需电阻的恒定电阻时，偏置会自动形成。

现在选取几个具有不同字母索引的 KP103（p 沟道）、KP303（n 沟道）系列场效应晶体管，并练习使用给出的图表确定其参数。

场效应晶体管 - 触摸传感器。 “传感器”一词的意思是感觉、知觉、知觉。因此，我们可以假设在我们的实验中，场效应晶体管将充当敏感元件，对触摸其输出之一做出反应。

除了晶体管（图 3）之外，例如 KP103 系列中的任何一个，您还需要一个具有任何测量范围的欧姆表。将欧姆表探针以任何极性连接到漏极和源极端子 - 欧姆表指针将显示该晶体管电路的小电阻。

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然后用手指触摸快门释放按钮。欧姆表指针将向电阻增加的方向急剧偏离。发生这种情况是因为电流感应改变了栅极和源极之间的电压。通道电阻增加，由欧姆表记录。

不要将手指从栅极上移开，尝试用另一根手指触摸源极端子。欧姆表指针将返回到其原始位置 - 毕竟，栅极通过臂部分的电阻连接到源极，这意味着这些电极之间的控制场实际上已经消失并且通道已变得导电。

场效应晶体管的这些特性常用于触摸开关、按钮和开关。

场效应晶体管 - 场指示器。稍微改变一下之前的实验 - 将具有栅极端子（或主体）的晶体管尽可能靠近电源插座或其中包含的工作电器的电线。效果与前一种情况相同 - 欧姆表指针将朝着电阻增加的方向偏离。这是可以理解的 - 在出口附近或电线周围形成电场，晶体管对此做出反应。

在类似的情况下，场效应晶体管被用作设备传感器，用于检测新年花环中隐藏的电线或断线 - 此时，场强会增加。

将晶体管指示器靠近电源线，尝试打开和关闭设备。欧姆表针将记录电场的变化。

场效应晶体管-可变电阻。在栅极和源极之间连接偏置电压调节电路后（图4），按照图示将电阻滑块设置到较低位置。与之前的实验一样，欧姆表的指针将记录漏源电路的最小电阻。

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通过在电路中向上移动电阻滑块，您可以观察欧姆表读数的平滑变化（电阻增加）。场效应管就变成了可变电阻器，其阻值变化范围非常大，与门电路中的电阻值无关。连接欧姆表的极性并不重要，但如果使用 n 沟道晶体管（例如 KP303 系列中的任何一个），则必须更改原电池的开关极性。场效应晶体管——电流稳定器。

要进行此实验（图 5），您需要一个电压为 15 ... 18 mA 的直流电源，即场效应晶体管。

有趣的实验：场效应晶体管的一些可能性

首先，根据图中将电阻滑块设置到较低位置，对应于向晶体管提供最小电源电压 - 大约 5 V，电阻器 R2 和 R3 的值如图所示。通过选择电阻器 R1（如有必要），将晶体管漏极电路中的电流设置为 1,8 ... 2,2 mA。通过在电路中向上移动电阻滑块，观察漏极电流的变化。它可能会总体保持不变或略有增加。换句话说，当电源电压从 5 V 变为 15 ... 18 V 时，流过晶体管的电流将自动保持在给定水平（通过电阻器 R1）。而且，保持电流的精度取决于初始设定值——该值越小，精度越高。对图2所示的库存产出特征的分析将有助于证实这一结论。 XNUMX、中。

这种级联称为电流源或电流发生器。它可以在各种各样的设计中找到。

作者：B.Ivanov

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