10, Полевые транзисторы.
В проводимости участвуют заряды одного вида – либо дырки, либо электроны. Управление током через полевой транзистор осуществляется с помощью изменения удельной проводимости и площади полупроводникового слоя посредством изменения электрического поля.
По способу формирования канала выделяются полевые транзисторы с p-n переходом и с m-d-p переходом (металл – диэлектрик – полупроводник). Наиболее часто в качестве диэлектрика используют оксид кремния.
Транзистор имеет три электрода: управляющий электрод (затвор), исток и сток. Затвор почти не потребляет энергии от источника сигнала из–за отсутствия тока затвора. Поэтому полевые транзисторы имеют очень большой коэффициент усиления по мощности. МДП-транзисторы по сравнению с биполярными занимают значительно меньшую площадь на кристалле, что привело к их распространению в интегральной технике.
10, Принцип действия и конструкция
полевого транзистора с управляющим
p-n переходом.
Конструкция полевого транзистора представлена на рисунке 1:
Рисунок 1. Конструкция полевого транзистора
Обозначение полевых транзисторов представлено на рисунке 2:
Рисунок 2. Обозначение полевых транзисторов
Включение полевых транзисторов в схемах представлено на рисунке 3:
Рисунок 3. Включение полевых транзисторов в схемах
Основой прибора является полупроводниковая пластина с электропроводностью n типа. На верхней и нижней поверхностях пластины создаются области с электропроводностью p типа, которые электрически связываются между собой, образуя единый электрод – затвор. Область полупроводника между p областями называется каналом. На торцу пластин наносятся омические контакты, образующие два других электрода – исток и сток. Если конструкция симметрична, то сток и исток можно менять местами.
Работа идёт следующим образом. У полевого транзистора основные носители заряда движутся через канал, поперечное сечение которого регулируется p-n переходом, для чего на затвор подаётся отрицательное относительно истока напряжение, являющееся обратным для p-n переходов. Концентрация носителей в области p больше, чем в области n, поэтому при увеличении обратного напряжения области расширяются практически за счёт n области. В результате сечение канала и его проводимость уменьшаются, что вызывает уменьшение тока проходящего через канал.
Если, при постоянном напряжении на затворе увеличивать напряжение между стоком и истоком, то ток будет увеличиваться, при этом возрастёт падение напряжения в канале, которое способствует увеличению обратного напряжение на p-n переходах, вызывая сужение канала. При некотором напряжении UСИ канал полностью сужается и дальнейшее повышение UСИ не вызывает увеличения IСТ и кривые ВАХ идут параллельно оси напряжения.
Усилитель полевых транзисторов имеются две характеристики: переходная и выходная, представленные на рисунке 4 и 5 соответственно:
Рисунок 4. Переходная характеристика полевого транзистора
Рисунок 5. Выходная характеристика полевого транзистора