Теоретичні зведення
1. Пристрій польового транзистора.
Полевой транзистор - це напівпровідниковий прилад, підсилювальні властивості якого обумовлені потоком основних носіїв, що протікають через провідний канал і керований електричним полем. На відміну від біполярних робота польових транзисторів заснована на використанні основних носіїв заряду в напівпровіднику. По конструктивному виконанню і технології виготовлення польові транзистори можна розділити на двох груп: польові транзистори з керуючим р- п - переходом і польовими транзисторами з ізольованим затвором.
Рис.1. Структура польового транзистора
Полевой транзистор з керуючої р-п- переходом - це польовий транзистор, затвор якого відділений в електричному відношенні від каналу р-п - переходом, зміщеним у зворотному напрямку. Електрод, з якого в канал входять носії заряду, називають джерелом; електрод, через який з каналу ідуть носії заряду, - стоком; електрод, що служить для регулювання поперечного переріза каналу, - затвором. При підключенні до джерела негативного (для п-канала), а до стоку позитивної напруги (мал. 1 ) у каналі виникає електричний струм, створюваний рухом електронів від джерела до стоку, тобто основними носіями заряду. У цьому полягає істотна відмінність польового транзистора від біполярного. Рух носіїв заряду уздовж електронне – дірочного переходу (а не через переходи, як у біполярному транзисторі) є другою характерною рисою польового транзистора.
Електричне поле, створюване між затвором і каналом, змінює щільність носіїв заряду в каналі, тобто величину струму, що протікає. Тому що керування відбувається через назад зміщений р-п-переход, опір між керуючим електродом і каналом велико, а споживана потужність від джерела сигналу в ланцюзі затвора мізерно малий. Тому польовий транзистор може забезпечити посилення електромагнітних коливань як по потужності, так і по струму і напрузі.
Р
ис.
2. Структура польового транзистора з
ізольованим затвором:
а - з індукованим каналом ; б - з убудованим каналом.
Полевой транзистор з ізольованим затвором - це польовий транзистор, затвор якого відділений в електричному відношенні від каналу шаром діелектрика. Полевой транзистор з ізольованим затвором складається з пластини напівпровідника (підкладки) з відносно високим питомим опором, у якій створені дві області з протилежним типом електропровідності (рис. 2 ). На ці області нанесені металеві електроди - джерело і стік. Поверхня напівпровідника між джерелом і стоком покрита тонким шаром діелектрика (звичайно шаром оксиду кремнію). На шар діелектрика нанесений металевий електрод - затвор. Виходить структура, що складається з металу, діелектрика і напівпровідника. Тому польові транзистори з ізольованим затвором часто називають МДП- транзисторами або МОП- транзисторами (метал - оксид- напівпровідник).
Існують два різновиди МДП-транзисторов з індукованим і з убудованим каналами.
У МДП-транзисторах з індукованим каналом провідний канал між сильнолегованими областями джерела і стоку і, отже, помітний струм стоку з'являються тільки при визначеній полярності і при визначеному значенні напруги на затворі щодо джерела (негативного при р-каналі і позитивного при п-каналі). Цю напругу називають граничним (UЗИ.пір ). Тому що поява і ріст провідності індукованого каналу зв'язані зі збагаченням його основними носіями заряду, то вважають, що канал працює в режимі збагачення.
У МДП - транзисторах з убудованим каналом провідний канал, виготовляється технологічним шляхом, утвориться при напрузі на затворі рівному нулеві. Током стоку можна керувати, змінюючи значення і полярність напруги між затвором і джерелом. При деякій позитивній напрузі затвор - джерело транзистора з р - каналом або негативною напругою транзистора з n -каналом струм у ланцюзі стоку припиняється. Цю напругу називають напругою відсічення (UЗИ.отс ). МДП - транзистор з убудованим каналом може працювати як у режимі збагачення, так і в режимі збідніння каналу основними носіями заряду.
2
.
Схеми включення польового транзистора.
Рис. 3. Схеми включення польового транзистора.
Полевой транзистор як елемент схеми являє собою активний несиметричний чотириполюсник, у якого один із затисків є загальним для ланцюгів входу і виходу. У залежності від того, який з електродів польового транзистора підключений до загального висновку, розрізняють схеми: із загальним джерелом і входом затвор; із загальним стоком і входом на затвор; із загальним затвором і входом на джерело. Схеми включення польового транзистора показані на мал. 3.
За аналогією з ламповою електронікою, де за типову прийнята схема з загальним катодом, для польових транзисторів типовий є схема з загальним джерелом.
Рис. 3