Теоретичні знання

В отличие от биполярных транзисторов в полевых (униполярных) транзисторах усилительные свойства обусловлены потоком основных носителей заряда, протекающим через проводящий канал, размеры которого управляются электрическим полем. Поэтому в них отсутствуют процессы инжекции и экстракции. Это означает, что в идеальном случае эффект управления полевым транзистором достигается без потери энергии (входной ток равняется нулю).

Униполярные транзисторы подразделяются на два больших класса: с управляющими р-п переходом и изолированным затвором.

Если в униполярном транзисторе с изолированным затвором в качестве изоляционного слоя между металлическим затвором и проводящим каналом используется оксид полупроводника, то такие транзисторы называют МОП - транзисторы (металл – окисел – полупроводник) или MOS - транзисторы (metal – oxide – semiconductor).

Если в униполярном транзисторе с изолированным затвором в качестве изоляционного слоя между металлическим затвором и проводящим каналом используется диэлектрик, то такие транзисторы называют МДП-транзисторы (металл – диэлектрик – полупроводник).

В свою очередь униполярные транзисторы с изолированным затвором подразделяются на транзисторы с индуцированным (наведенным) каналом и транзисторы со встроенным каналом.

Полевой транзистор с управляющим р-п переходом – это униполярный транзистор, управление потоком основных носителей в котором происходит с помощью выпрямляющего перехода, смещенного в обратном направлении.

Такой имеет два омических контакта к области полупроводника, по которой протекает управляемый поток основных носителей заряда, и один или два управляющих р-п перехода, смещенных в обратном направлении (рис.5.3). При изменении обратного напряжения на управляющем р-п переходе изменяется его толщина, а следовательно и толщина области, по которой проходит управляемый поток основных носителей заряда. Эта область называется проводящим каналом. Электрод полевого транзистора, через который в проводящий канал входят носители заряда, называется истоком. Электрод полевого транзистора, через который из проводящего канала выходят носители заряда, называется стоком. Электрод полевого транзистора, на который подают сигнал, управляющий шириной проводящего канала, называется затвором.

Проводящий канал может иметь как п-, так и р-тип проводимости. Соответственно это полевые транзисторы с п- и р-каналом.

Управление током стока, т.е. током от внешнего относительно мощного источника питания в цепи нагрузки, происходит при изменении обратного напряжения на р-п переходе затвора (или на двух р-п переходах одновременно). В связи с малостью обратных токов мощность, необходимая для управления током стока и потребляемая мощность от источника сигнала в цепи затвора, оказывается ничтожно малой. Поэтому полевой транзистор может обеспечить усиление электрических сигналов как по мощности, так по току и напряжению.

При отсутствии напряжения на затворе (U_ЗИ=0) проводящий канал полностью открыт и поток основных носителей заряда легко переносится от истока к стоку, создавая максимальный ток стока, который называется начальным током стока. При подаче обратного (отрицательного) напряжения на затвор (U_ЗИ<0)происходит расширение обратно смещенного р-п перехода и проводящий канал сужается, уменьшая поток основных носителей заряда, а соответственно и ток стока. При некотором отрицательном напряжении на затворе (U_ЗИ = U_ОТС), которое называется напряжением отсечки U_ЗИотс, области обратно смещенных р-п переходов смыкаются, полностью перекрывая проводящий канал. Поток основных носителей заряда прекращается, и ток стока практически становится равным нулю. При дальнейшем изменении напряжения на затворе ток стока практически не изменяется.