Полевой транзистор тоже трехэлектродный прибор. Поэтому его, как и биполярный транзистор, включать в усилительный каскад можно тремя способами: по схеме общего стока (ОС), по схеме общего истока (ОИ) и по схеме общего затвора (О3). В радиолюбительской практике применяют в основном только первые два способа включения, позволяющие с наибольшей эффективностью использовать полевые транзисторы.
Усилительный каскад на полевом транзисторе обладает очень большим, исчисляемым мегаомами, входным сопротивлением. Это позволяет подавать на его вход высокочастотные и низкочастотные сигналы от источников с большим внутренним сопротивлением, например от пьезокерамического звукоснимателя, не опасаясь искажения или ухудшения усиления входного сигнала. В этом главное преимущество полевых транзисторов по сравнению с биполярными.
Усилительные свойства нулевого транзистора характеризуют крутизной характеристики S — отношением изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора, включенного по схеме ОИ. Численное значение параметра S выражают в миллиамперах ни вольт; для различных транзисторов оно может составлять от 0,1-02 до 10–15 мА/В и больше. Чем больше крутизна, тем большее усиление сигнала может дать транзистор.
Другой параметр полевого транзистора — напряжение отсечки UЗИ отс. Это обратное напряжение на р-n переходе затвор канал, при котором ток через этот переход уменьшается до нуля. У различных транзисторов напряжение отсечки может составлять от 0,5 до 10 В.
Эти параметры, а также предельно допустимые эксплуатационные параметры работы некоторых полевых транзисторов широкого применения сведены в табл. 8 (в конце книги).
Вот то наиболее существенное, что вкратце можно рассказать о полевых транзисторах.
* * *
В этой беседе выло рассказано в основном лишь о пяти видах полупроводниковых приборов: сплавном и точечном диодах, стабилитроне. биполярном и полевом транзисторах. Это, пожалуй, наиболее «ходовые» элементы любительских радиотехнических устройств. Но не единственные! В «семейство» полупроводниковых диодов, используемых радиолюбителями для своих конструкций, входят и такие приборы, как. например, фотодиоды. фоторезисторы, фототранзисторы. Об устройстве и принципах работы этих и некоторых других полупроводниковых приборов я буду рассказывать применительно к их практическому использованию. А микросхемам и применению их в радиолюбительских конструкциях будет посвящена специальная беседа.
Но в этой беседе я совсем не коснулся тех мер предосторожности, которые необходимо предпринимать при монтаже полупроводниковых приборов, особенно маломощных биполярных и полевых транзисторов, чтобы не повредить их. Расскажу об этом в беседе «Твоя мастерская».
Беседа 7
ПЕРВЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРИЕМНИК
Твоим самым первым радиотехническим устройством был детекторный приемник. Работал он исключительно за счет энергии радиоволн, улавливаемых антенной. Транзисторный приемник, которому посвящена эта беседа, тоже простое устройство, но для его работы совершенно необходим источник постоянного тока. Потребляя его энергию, приемник позволит принимать сигналы тех же радиостанций, но со значительно большей громкостью. Такой приемник будет твоей первой транзисторной конструкцией.
Принципиальная электрическая схема приемника может быть такой, как та, что изображена на рис. 92.
Рис. 92. Детекторный приемник с однокаскадным усилителем 3Ч
В ней все тебе знакомо. Ее левая часть, отделенная штриховой линией, это детекторный приемник с настройкой колебательного контура конденсатором переменной емкости С2, только вместо телефонов в детекторную цепь включен резистор R1. Правая часть — однокаскадный усилитель 3Ч. Электролитический конденсатор С4 является связующим элементом между ними. Независимо от способа настройки колебательного контура — ферритовым сердечником или конденсатором переменной емкости — модулированные колебания радиочастоты будут проектированы диодом V1. Резистор R1 выполняет роль нагрузки детектора. Создающиеся на нем колебания звуковой частоты через конденсатор С4 поступают на базу транзистора V2, включенного по схеме ОЭ, а после усиления головными телефонами В1, включенными в коллекторную цепь, преобразуются в звуковые колебания. Источником питания служит батарея GB1 напряжением 4,5 В, например, батарея 3336Л или батарея, составленная из трех элементов 332 (соединить последовательно).
Обращаю внимание на полярность включения электролитического конденсатора С4. На базе транзистора по отношению к «заземленному» проводнику — отрицательное напряжение, равное примерно 0,1 В. Поэтому электролитический конденсатор должен подключаться к базе отрицательной обкладкой, т. е. обязательно нужно соблюдать полярность электролитического конденсатора.
По предыдущей беседе ты уже знаешь, что для нормальной работы транзистора на базу кроме входного сигнала подают еще открывающее его напряжение смещения: для транзистора структуры р-n-р — отрицательное, для транзистора структуры n-р-n — положительное. Наиболее простой способ подачи напряжения смещения — это соединение базы транзистора с соответствующим проводником источника питания через резистор. В данном случае такую функцию выполняет, резистор R2.
В усилителе можно использовать любой из германиевых транзисторов серий МП39-МП42. А чтобы германиевый транзистор открыть, на его базу относительно эмиттера достаточно подать всего 0,1 В. Нетрудно подсчитать (по закону Ома), что такое напряжение можно создать на эмиттерном переходе, сопротивление которого примем равным 1000 Ом, ток 100 мкА (0,001 А). При этом в зависимости от коэффициента передачи тока h21э коллекторный ток транзистора может достигать 0,8–1 мА.
Примерно в такой режим работы и ставят обычно маломощный транзистор, чтобы он при усилении не искажал сигнал. Дальнейшее увеличение напряжения смещения, а значит и тока коллектора, не имеет смысла, так как от этого усиление сигнала не возрастет, а лишь увеличится расход энергии на питание транзистора. А если напряжение смещения на базе окажется слишком большим? Транзистор также будет искажать сигнал и, кроме того, станет нагреваться из-за большого тока коллектора. Такой ток должен быть и в коллекторной цепи маломощного кремниевого транзистора, но при напряжении смещения на базе 0,5–0,6 В.
Коллекторный ток, соответствующий работе транзистора в режиме усиления, радиолюбители обычно устанавливают подбором сопротивления резистора, через который на базу подается напряжение смещения. На схеме этот резистор обозначают звездочкой, символизирующей подбор. Проводник коллекторной цепи этого транзистора пересекают двумя косыми линиями — крестом, а возле него указывают ориентировочный ток покоя, т. е. коллекторный ток транзистора в отсутствии сигнала на базе. Это — статический режим работы транзистора. При подаче сигнала на вход усилителя коллекторный ток станет изменяться, и тем значительнее, чем больше напряжение входного сигнала. Это — динамический режим работы транзистора.
Ориентировочное сопротивление резистора смещения R2, отмеченного звездочкой, можно подсчитать простым умножением сопротивления нагрузки на удвоенное значение коэффициента передачи тока транзистора, используемого в усилителе. Предположим, коэффициент h21э транзистора равен 50, а сопротивление излучателей высокоомного головного телефона, соединенных последовательно, составляет 4 к Ом. Следовательно, сопротивление резистора R2 усилителя твоего первого транзисторного приемника должно быть примерно 400 кОм. Но это, повторяю, ориентировочное сопротивление резистора смещения. Во время подгонки заданного режима оно в зависимости от коэффициента h21э транзистора может значительно отличаться от расчетного.