Режимы транзистора
Транзистор – это крошечный электронный переключатель, сердце многих современных устройств, от смартфонов до космических кораблей. Его поведение определяется режимом работы, который, в свою очередь, зависит от напряжения на его затворе (или базе, для биполярных транзисторов). Понять эти режимы – значит понять, как управлять поведением транзистора и, соответственно, цепями, в которые он включен. Давайте рассмотрим три основных режима работы полевого транзистора (на примере n-канального MOSFET, но принципы аналогичны для p-канальных и биполярных транзисторов).
Запирание
Представьте транзистор как кран, регулирующий поток воды. В режиме запирания этот кран плотно закрыт. На затвор транзистора подаётся низкое напряжение, недостаточное для открытия канала проводимости между стоком и истоком. Практически никакого тока между стоком и истоком не протекает. Транзистор, подобно закрытому крану, полностью блокирует поток электронов. Это состояние используется, например, для отключения какой-либо части схемы.
Линейный режим (или режим усиления)
Теперь слегка приоткроем наш кран. В линейном режиме напряжение на затворе достаточно высоко, чтобы открыть канал, но не настолько, чтобы полностью его насытить. Ток между стоком и истоком пропорционален напряжению между стоком и истоком. Транзистор работает как регулирующий вентиль, плавно изменяя ток в зависимости от входного сигнала. Этот режим часто используется в усилителях, где требуется плавное изменение выходного сигнала в зависимости от входного. Представьте, как плавно регулируется громкость звука в вашем плеере – это заслуга транзисторов, работающих в линейном режиме.
Насыщение
Наконец, мы полностью открываем наш кран. В режиме насыщения напряжение на затворе достаточно высокое, чтобы канал проводимости между стоком и истоком был полностью открыт. Ток между стоком и истоком достигает максимального значения и практически не зависит от напряжения между стоком и истоком. Транзистор работает как обычный проводник, обеспечивая максимальный поток электронов. Этот режим обычно используется в качестве переключателя – либо полностью открыто, либо полностью закрыто, аналогично выключателю света.
Понимание режимов работы транзистора – ключевой навык для любого электронщика. Знание этих режимов позволяет создавать сложные и эффективные электронные схемы, которые окружают нас повсюду.