FET – Tranzystor polowy (Field Effect Transistor)

FET – Tranzystor polowy (Field Effect Transistor)

FET, czyli tranzystor polowy (Field Effect Transistor), to jedna z podstawowych struktur półprzewodnikowych wykorzystywanych w elektronice do wzmacniania sygnałów oraz jako elementy przełączające. Dziś przybliżę Ci dokładnie, jak działa tranzystor polowy, jakie ma typy i gdzie jest używany, abyś mógł lepiej zrozumieć jego rolę w układach elektronicznych, od prostych wzmacniaczy po zaawansowane mikroprocesory.

Budowa i zasada działania FET

Tranzystor polowy działa na zasadzie sterowania przepływem prądu przez pole elektryczne, stąd nazwa Field Effect Transistor. W przeciwieństwie do tranzystora bipolarnego (BJT), gdzie prąd bazy kontroluje prąd kolektora, w FET sterowanie odbywa się przez napięcie przyłożone do elektrody zwanej bramką (gate). Prąd płynie między dwoma elektrodami – drenem (drain) i źródłem (source) – a wartość tego prądu regulowana jest właśnie przez napięcie na bramce, która praktycznie nie pobiera prądu sterującego. Dzięki temu tranzystory polowe charakteryzują się bardzo wysoką impedancją wejściową i niskim zużyciem energii.

Typy tranzystorów polowych

• JFET (Junction FET) – tranzystor polowy z połączeniem złącza pn, gdzie bramka jest połączona z kanałem półprzewodnikowym przez złącze.
• MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) – tranzystor polowy z izolowaną bramką, popularny w nowoczesnej elektronice, wykorzystywany między innymi w układach cyfrowych i analogowych.

MOSFET dzieli się dalej na kanał typu N (n-channel) i P (p-channel), w zależności od rodzaju nośników przewodności. Każdy z tych typów ma odmienne parametry pracy i zastosowania.

Zasada pracy tranzystora polowego

Podstawową funkcją tranzystora FET jest sterowanie prądem płynącym przez kanał między drenem a źródłem. Napięcie na bramce tworzy pole elektryczne, które kontroluje szerokość kanału i tym samym wartość prądu. W praktyce oznacza to, że zmieniając napięcie na bramce, możesz bardzo precyzyjnie regulować przepływ prądu. Z tego powodu FET często używa się w układach wzmacniaczy o wysokiej impedancji wejściowej oraz w przełącznikach sygnałowych, gdzie ważne jest minimalne pobieranie prądu sterującego.

Zastosowania FET

• Wzmacniacze sygnałów audio i radiowych
• Przełączniki elektroniczne w układach cyfrowych
• Elementy układów analogowych, np. regulatory napięcia
• Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe
• Układy scalone, procesory i pamięci

FET jest podstawowym elementem MOSFET, który jest sercem większości układów scalonych. Warto zauważyć, że tranzystory MOS są podstawą technologii CMOS, stosowanej w nowoczesnych procesorach i mikrokontrolerach, co czyni je kluczowymi dla współczesnej elektroniki.

Parametry charakteryzujące tranzystory polowe

Znaczenie tranzystorów polowych w elektronice

W praktyce tranzystory polowe są niezastąpione wszędzie tam, gdzie potrzebujemy wysokiej szybkości przełączania i niskiego poboru mocy. Wysoka impedancja wejściowa sprawia, że układy na bazie FET mają minimalny wpływ na sygnał wejściowy. Jeśli przyjrzeć się budowie nowoczesnych procesorów, to wiesz już, że technologia CMOS wykorzystująca MOSFET-y pozwala na miliony tranzystorów pracujących na bardzo wysokich częstotliwościach. To dzięki temu możemy mieć urządzenia o ogromnej mocy obliczeniowej i energooszczędności.

Wczoraj omawialiśmy podstawy tranzystorów bipolarnych, które różnią się od FET sposobem sterowania prądem. W przyszłości zajmiemy się bardziej szczegółowo technikami wzmacniania sygnałów i porównaniem różnych typów tranzystorów w praktycznych zastosowaniach. Tymczasem, mając solidne podstawy na temat FET, łatwiej Ci będzie zrozumieć bardziej skomplikowane układy elektroniczne.