Тема: Полевые транзисторы. 1. Полевые транзисторы с р-n переходом.

1. Полевые транзисторы с р-n переходом.

2. Полевые транзисторы с изолированным затвором.

Полевым транзистором называется трехэлектродный полупроводниковый прибор в котором ток создают основные носители заряда под действием продольного электрического поля, а управление величиной тока осуществляется поперечным электрическим полем, создаваемым напряжением, приложенным к управляющему электроду. По конструктивным особенностям полевые транзисторы делятся на две группы:

1) Полевые транзисторы с р-n переходами (канальные или униполярные).

2) Полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП или МОП транзисторы).

На рис. 1 схематическое изображение конструкции полевого транзистора с р-n переходами и схема его включения. Тонкий слой полупроводника n или р-типа, ограниченный с двух сторон электронно-дырочными переходами называется каналом. Канал включается в электрическую цепь с помощью двух омических электродов, один из которых (И) называется истоком, а второй (С) – стоком. Выход подсоединенный к р области является управляющим электродом и называется затвором. Выводы И; С; З соответствуют эмиттеру, коллектору, базе биполярного транзистора. Величина тока в канале зависит от напряжения между стоком и истоком U_С, нагрузочного сопротивления и сопротивления полупроводника между стоком и истоком. При U_C и R_H=const ток в канале I_С (ток стока) зависит только от эффективной площади поперечного сечения канала. При отрицательном напряжении на затворе увеличивается толщина р-n перехода и уменьшается токопроводящее сечение канала, а следовательно увеличивается сопротивление между истоком и стоком и снижается величина тока I_С. Уменьшение напряжения на затворе вызывает уменьшение сопротивления канала и возрастание I_С. При последовательном подключении с Е_ЗИ источника усиливаемого переменного напряжения U_ВХ, можно изменять ток через канал по закону изменения входного напряжения. Ток стока, проходя через сопротивление нагрузки R_H, создает на нем падение напряжения, изменяющееся по закону U_ВХ, и при соответствующем подборе R_H можно добиться повышения уровня выходного напряжения по сравнению с входным, т.е. усилить сигнал.

На рис. 2а семейство выходных (стоковых) вольтамперных характеристик полевого транзистора с р-n переходом I_C=f(U_C) U_ЗИ=const. При U_ЗИ=0 увеличение положительного напряжения на стоке ведет к увеличению стокового тока I_С. Вначале это увеличение происходит почти линейно, но с возрастанием I_С увеличивается падение напряжения на канале, повышается обратное смещение для р-n переходов, что ведет к сужению сечения токопроводящего канала и замедлению роста I_С. В конечном итоге наступает момент, когда увеличение U_C не приводит к увеличению I_С (участок АВ на рис. 2). Этот режим называется режимом насыщения. Зависимость I_С от U_C для ряда напряжений на затворе образует семейство выходных характеристик полевого транзистора (рис. 2а). Зависимость I_C=f(U_ЗИ) при U_С=const называется стокозатворной характеристикой (рис. 2б).

На рис. 3 условное графическое изображение полевого транзистора с р-n переходом n-типа, на рис. 3б р-типа.

Криштафович; Трифонюк «Промышленная электроника» стр. 44-47 самост.