6. Полевые (униполярные) транзисторы.

Принцип работы во многом аналогичен лампам. Запущен в 1952 г. Называют полевыми, так как используется эффект влияния электрического поля в полупроводнике. Униполярный, так как ток протекает в полупроводнике одного типа проводимости.

6.1. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом.

а) Физика работы.

Если приложить к n-p переходу обратное напряжение, то создаётся сам p-n переход (область обедненная подвижными носителями зарядов). То есть, она уменьшает токопроводящую часть канала (пластины). Следовательно меняется сопротивление канала и уменьшается .

Вывод: с помощью можно регулировать ток на выходе.

Нарисуем проходную характеристику.

Выходные статические характеристики:

Участок 0А – канал ведёт себя как обычный резистор.

В точке А из-за распределения потенциала по каналу (длине канала) в области стока создается большое обратное напряжение, которое и создает p-n переход, вытянутый к стоку.

В точке А и на участке АВ увеличение вызывает пропорциональное сужение токопроводящей части канала. Поэтому ток не возрастает.

На участке ВС происходит электрический пробой p-n перехода. При указанные процессы наступают при меньших значениях . Участок А0 – транзистор ведет себя как линейное сопротивление, величину которого можно менять с помощью /

6.2. Основные параметры транзистора.

а) Входное сопротивление очень высокое! Исчисляется мегаомами, так как при обратном напряжении на p-n переходе.

б) Проходная характеристика оценивается её крутизной – ВАХ.

мА/В.

мА/В.

Если в цепи стока включено сопротивление, то коэффициент усиления по напряжению:

Выходные характеристики аналогичны.

Недостаток транзистора с управляющим p-n переходом: большая проходная ёмкость

. , поэтому транзистор может работать с сигналами не очень высоких частот.

6.2.1. МДП полевые транзисторы.

Они лишены указанного выше недостатка.

Если приложить + к истоку, - к стоку, то тока в подложке не будет, так как там 2 встречных «включенных» p-n перехода.

За счёт приложенного напряжения , создается электрическое поле, а счет которого создается слой дырочной проводимости. Индуцируется (создается) канал. Его стокозатворная характеристика:

Выходные статические характеристики.

При увеличении канал обогащается подвижными зарядами, а при уменьшении обедняется.

6.2.2. Транзистор с индуцированным каналом.

Стокозатворная характеристика:

6.3. МДП транзистор со встроенным каналом.

Здесь встроен канал и с помощью можно или обогащать

(к затвору подается минус)

или обеднять

(к затвору подается плюс) его.

Удобство для создания режима по постоянному току – это наличие тока в точке 0 на этой характеристике, то есть не нужно делать дополнительного питания для создания рабочей точки. Такие транзисторы полезны для усиления сигналов переменного тока.

6.4. Другие МДП транзисторы (многоэлектродные транзисторы).

По аналогии с ламповыми, с экранирующими сетками.

6 .5. Основные соотношения для характеристик полевых транзисторов.

Стокозатворная характеристика может быть представлена в виде:

6.6. 4х-слойные переключающие приборы.

Прибор с тремя взаимодействующими p-n переходами.

У – управляющий электрод.

Если нет управляющего электрода, то прибор называется динистор, если есть – тиристор.

6 .6.1. Динистор.

Характеристики динистора

ВАХ динистора.

А – работа при обратном напряжении .

Вид характеристики такой же, как для p-n перехода при обратном напряжении

(через 2 p-n перехода верхнее и нижнее обратное напряжение).

В – работа динистора при .

Представим динистор в виде двух взаимодействующих p-n переходов.

В этих взаимодействующих транзисторах необходимо учитывать явление инжекции из эмиттера в базу и экстракции из базы в коллектор.

Параметр - коэффициент передачи тока эмиттера.

Участок ОС – один из p-n переходов закрыт, поэтому ток будет маленьким.

Участок CD – при увеличении увеличивается - коэффициент передачи по току.

Н а участке CD коллекторный переход открывается (при больших ), уменьшается сопротивление и возрастает ток – участок ED.

EF – характеристика открытого транзистора.

Точка D характеризуется напряжением включения динистора (при котором он открывается).

Точка E характеризуется

(током удержания) – минимальный ток, ниже которого динистор отключается.

Также точку E характеризует

- остаточное напряжение.

6.6.2. Тиристор.

За счёт управляющего электрода можно управлять током инжекции и, следовательно, величиной напряжения включения.

Применение:

Могут применяться как включающие устройства. Динистор используется для защиты (предохранитель).