1.4 Польові транзистори (пт)

1.4.1 Загальні відомості

Польовим транзистором (ПТ) називають електроперетворюючий напівпровідниковий прилад, у якому струм через канал управляється електричним полем, що виникає з додатком напруги між затвором і витоком.

Канал – це область у транзисторі, опір якої залежить від потенціалу на затворі. Електрод, з якого в канал входять основні носії заряду, називається витоком, а електрод, через який основні носії заряду виходять із каналу — стоком. Електрод, що служить для регулювання поперечного перерізу каналу, називають затвором.

Класифікація:

• польовий транзистор із керованим переходом

• польовий транзистор з ізольованим затвором вбудованим каналом;

• польовий транзистор з ізольованим затвором індукованим каналом.

Польовий транзистор із керуючим переходом - польовий транзистор, у якого затвор електрично відділений від каналу закритим р-n переходом.

Польовий транзистор з ізольованим затвором - польовий транзистор, затвор якого електрично відділений від каналу шаром діелектрика.

Умовно-графічне позначення й характеристики польових транзисторів наведені в таблиці 1.8.

Основні параметри:

1. Крутизна стоко-затворної вольтамперної характеристики

,

де — приріст струму стоку при зміні величини напруги затвор-виток ;

2. Початковий струм (при ) — ;

3. Номінальна напруга стік-джерело — ;

4. Напруга відтинання ,

5. Потужність .

Таблиця 1.8 – Умовне графічне позначення й характеристики польових транзисторів

Назва	Умовно графічне позначення	Вольтамперні характеристики
З керованим переходом канал канал

Продовження таблиці 1.8

1	2	3
З ізольованим затвором вбудованим каналом канал канал
З ізольованим затвором індукованим каналом канал канал

1.4.2 Фізичні явища та принцип дії пт

1.4.2.1 Польові транзистори з керуючим переходом

У транзисторі з n-каналом основними носіями заряду в каналі є електрони, які рухаються уздовж каналу від джерела з низьким потенціалом до стоку з більшим потенціалом створюючи струм стоку . Між затвором і витоком прикладена напруга, що замикає перехід, утворений n-областю каналу й р-областю затвора (рис1.18). Таким чином, у польовому транзисторі з n-каналом полярності прикладених напруг наступні: , . У транзисторі з р-каналом основними носіями заряду є дірки, які рухаються в напрямку зниження потенціалу, тому полярності прикладених напруг повинні бути іншими: , . Розглянемо більш докладно роботу польового транзистора з n-каналом. Транзистори з р-каналом працюють аналогічно.

Рисунок 1.18 - Конструкція польового транзистора

з керуючим переходом

При подачі напруги запирання на перехід між затвором і каналом на границях каналу утвориться рівномірний шар, об'єднаний носіями заряду й володіючий високим питомим опором. Напруга, прикладена між стоком і витоком приводить до появи нерівномірного збідненого шару, тому що різниця потенціалів між затвором і каналом збільшується в напрямку від витоку до стоку, і найменший перетин каналу розташований поблизу стоку. Якщо одночасно подати напруга , , то товщина збідненого шару, а значить і перетину каналу будуть визначатися дією цих двох напруг.

Рисунок 1.19 - Схема включення польового транзистора з

керуючим переходом

При цьому мінімальний перетин каналу визначається їхньою сумою. Коли сумарна напруга досягає напруги запирання: , об'єднані області замикаються й опір каналу різко росте.

Залежності струму стоку від напруги при постійній напрузі на затворі позначають вихідні або стокові характеристики польового транзистора. На початковій ділянці характеристик , струм стоку росте зі збільшенням . При підвищенні напруги стік-виток до відбувається перекриття каналу й подальший ріст струму припиняється (ділянку насичення) Негативна напруга між затвором і витоком зміщує момент перекриття каналу убік менших значень напруги й струми . Ділянка насичення є робочою областю вихідних характеристик польового транзистора.

Подальший ріст напруги приводить до пробою переходу між затвором і каналом і виводить транзистор з ладу. По вихідних характеристиках може бути побудована передатна характеристика . На ділянці насичення вона практично не залежить від напруги . Вхідна характеристика польового транзистора — залежність струму джерела затвора від напруги затвор-виток, звичайно, не використовується, тому що при перехід між затвором і каналом закритий і струм затвора дуже малий, тому в більшості випадків його можна не приймати до уваги.