Электронные ключи на полевых транзисторах. Схемотехника

Опубликовано 23.02.2011 Ведущий Валерий Харыбин

В настоящее время происходит активное вытеснение биполярных транзисторов из области ключевых устройств. Полевые транзисторы не потребляют статической мощности по цепи управления, в них отсутствуют неосновные носители, а, значит, не требуется время на из рассасывание, и, в конечном итоге, рост температуры приводит к уменьшению тока стока, что обеспечивает повышенную термоустойчивость.
Для коммутации аналоговых и цифровых сигналов широко применяются ключи на полевых транзисторах. В аналоговых ключах применяются транзисторы с p-n переходом или МДП-транзисторы с индуцированным каналом. В цифровых ключах в основном применяются МДП-транзисторы с индуцированным каналом, которые нашли широкое применение в силовой электронике.
Рассмотрим схему цифрового ключа на МДП- транзисторе с индуцированным каналом и резистивной нагрузкой. На этой схеме емкость Cn соответствует суммарной емкости подключенных к ключу устройств. При отсутствии входного сигнала транзистор закрыт и напряжение между стоком и истоком равно напряжению питания. При напряжении на входе ключа больше порогового (т.е. между затвором и истоком) транзистор открывается и напряжение между стоком и истоком понижается. Напряжение включения на открытом ключе зависит от сопротивления стока, величины входного сигнала и особенностей стоковых характеристик транзистора. Еще одна схема, схема цифрового ключа на МДП-транзисторе с динамической нагрузкой, функцию которой выполняет МДП-транзистор. Транзистор Т1 называется активным, Т2 – нагрузочным. В закрытом состоянии ключа напряжение на входе меньше порогового напряжения, т.е. напряжения между затвором и истоком, транзистора Т1. Транзистор Т1 закрыт и через оба транзистора протекает очень малый ток. Напряжение «сток/исток1» близко к напряжению питания, аналогично, напряжение «сток/исток2» близко к нулю. При таких условиях транзистор Т2 закрыт, не смотря на то, что напряжение между затвором и истоком этого транзистора положительно. При закрытом транзисторе Т2 напряжение «затвор/исток2 равно напряжению «сток/исток2». В открытом состоянии ключа входное напряжение больше порогового напряжения первого транзистора, он открыт, причем напряжение сток/исток близко к нулю, а напряжение на втором транзисторе примерно равно напряжению питания. В этом состоянии транзистор Т2 так же открыт, а напряжение затвор/исток равно напряжению сток/исток, близкое напряжению питания.