Польові танзистори
Польовим транзистором називають напівпровідниковий прилад, що є резистором, опір якого змінюється під дією поперечного електричного поля, створеного клерувальним електродом (затвором), що прилягає до провідної області.
На відміну від біполярних транзисторів, в яких фізичні процеси переносу заряду зумовлені як основними так і неосновними носіями, в польовому транзисторі клерувальний струм зумовлений рухом основних для даного типу напівпровідника носіїв заряду. Саме цим і пояснюється друга назва транзистора – уніполярний.
Струм напівпровідникового бруска лінійно залежить від напруги. Є два способи, за допомогою яких можна здійснювати модуляцію провідності бруска: зробити залежними від клерувальної напруги концентрацію носіїв або геометрію зразка. Залежно від цього використовують два типи польових транзисторів: з керованим переходом (рис. 5.15, 5.16) та з ізольованим затвором (рис. 5.17, 5.18).
Рис. 5.15 Будова та вмикання польового транзистора з керованим переходом
Рис. 5.16 Умовне позначення польового транзистора з керованим переходом
5.2.2.1 Польовий транзистор з керованим переходом
Область
каналу, від якої починається рух носіїв,
називається витоком
(В),
а область до якої рухаються основні
носії називається, називається стоком
(С).
Керована область в приладі (вона охоплює
канал) називається затвором
(З).
Електричне
поле, яке виникає за наявності напруги
між затвором і стоком, змінює
електропровідність каналу, а отже і
струм через канал. Це кероване електричне
поле направлене перпендикулярно до
руху носії у каналі, тобто є поперечним.
Отже в робочому режимі n-p-перехід
зміщений в зворотньому напрямку. Це
зміщення забезпечується напругою
.
Носії в каналі рухаються від витоку до
стоку під дією повздовжнього електричного
поля, створеного між стоком і витоком
при підключенні напруги
.
Принцип керування струмом полягає в тому, що змінюючи зворотню напругу на n-p-переході , можна регулювати поперечний переріз провідного каналу та його провідність. У більшості структур канал є слабо легованим тонким шаром, розташованим безпосередньо біля поверхні напівпровідникового кристалу, або ж на деякій відстані від нього паралельно їй. Отже, носії рухаються уздовж поверхні. Витік і стік зазвичай сильно леговані ділянки.
При
збільшенні напруги
поперечний
переріз каналу зменшується, що призводить
до зменшення струму стоку
.
За
деякого значення напруги відбувається
повне перекриття каналу і струм стоку
стає рівним нулю. Напругу, при якій канал
перекривається називають напругою
відсічки
.
5.2.2.2 Польовий транзистор з ізольованим затвором
Польові транзистори з ізольованим затвором мають структуру метал (М) – діелектрик (Д) – напівпровідник (Н) (скорочено МДН-транзистор) або МОН-транзистор (О – оксид кремнію).
Рис. 5.17 Будова польового транзистора з ізольованим затвором
На підкладці р-типу створюють області n-типу, до яких підводять зовнішні електроди витоку та стоку. Провідний шар каналу n-типу утворюєься в поверневому шарі підкладки під діелектриком. Цей канал може бут вбудованим (результат технологічного процесу) та індукованим, що виникає під дією електричного поля, створеного напругою між затвором та витоком. Відповідно транзистори називаються транзисторами з індукованим каналом та транзисторами з вбудованим каналом.
Провідний
канал створюється тільки за деякої
напруги, яку називають пороговою
.
Її значення може бути як позитивним
(для транзистора з індукованим каналом
n-типу)
так і негативною (для транзистора з
індукованим каналом р-типу).
Умовні позначення транзисторів зображено
на рис. 5.18 – 5.21.
Рис. 5.18 Умовне позначення МОН-транзистора з вбудованим каналом n-типу
Рис. 5.19 Умовне позначення МОН-транзистора з індукованим каналом n-типу
Рис. 5.20 Умовне позначення МОН-транзистора з вбудованим каналом р-типу
Рис. 5.21 Умовне позначення МОН-транзистора з індукованим каналом р-типу
Керована
напруга транзисторів з вбудованим
каналом може бути як позитивна, так і
негативна. Це зумовлено тим, що в цих
транзисторах провідний канал існує вже
при
.
Особливістю МДН-транзисторів є великий вхідний опір.