7. Опишите устройство, принцип действия и параметры полевых транзисторов.

8. Приведите схему включения и вах полевых транзисторов.

ПТ служат для усиления мощности электрических сигналов. Они являются униполярными полупроводниковыми приборами, так как прохождение в них тока обусловлено дрейфом носителей заряда одного знака в продольном электрическом поле через управляемый канал р- или n-типа. Управление значением тока через канал осуществляется поперечным электрическим полем. Таким образом, принцип работы ПТ основан на том, что изменение напряжения поперечного электрического поля изменяет проводимость канала, по которому проходит ток выходной цепи.

Применяются две разновидности полевых транзисторов: с затвором в виде р-n-перехода и с изолированным затвором. Принцип работы, характеристики и параметры обеих разновидностей одни и те же.

Рассмотрим принцип работы ПТ с затвором в виде р-n-перехода (рис. 2.19, а), схема включения которого с общим истоком показана на рис. 2.19, б.

Рис. 2.19

ПТ содержит пластину кремния с электропроводностью n-типа - канал , к торцам которого присоединены два металлических электрода - исток и сток. К электродам подключают напряжение источника питания E_c и сопротивление нагрузки R_н (рис. 2.19, а). При данной полярности E_c поток основных носителей заряда (в канале n-типа электронов) перемещается от истока к стоку. На противоположные грани пластины введены примеси, побразующие слои п/п-ка р-типа. Соединенные электрически вместе, эти слои образуют единый электрод - затвор. Между каналом и затвором образуются два р-n-перехода.

Проводимость канала определяется его сечением. Изменяя напряжение на затворе U_ЗИ, смещающее при указанной на рис. 2.19 полярности источника E_З переходы в обратном направлении, можно изменять сечение канала за счет расширения или сужения обедненных слоев переходов, а следовательно, сопротивле­ние канала и проходящий через него ток. При U_ЗИ = 0 ток стока I_С, проходящий через канал, имеет максимальное значение I_С.НАС (ток стока насыщения, рис. 2.20, а), так как сечение канала максимально. При увеличении обратного напряжения U_3И обедненные слои р-n-переходов расширяются, уменьшая сечение канала, проводящего ток между истоком и стоком. В результате уменьшается значение тока стока I_С. При напряжении отсечки U_ЗИ.ОТС сечение канала уменьшается практически до нуля, и ток I_с прекращается. При этом сток и исток оказы­ваются изолированными друг от друга. Рассмотренные процессы иллюстрирует стокозатворная (входная) характеристика I_с = f (U_зн)_{Uси= const} (рис. 2.20, а).

Рис. 2.20

На рис. 2.20, б показано семейство выходных характеристик I_с = φ(U_сн)_{Uзн= const.}

Основные параметры ПТ:

крутизна характеристики управления S_п=(ðI_c/ðU_зн)_Ucн=const ;

внутреннее сопротивление r_c=(ðU_сн/ðI_c)_Uзн=const

Достоинства:

малые собственные шумы (здесь отсутствует процесс инжекции и связанная с ним флуктуация);

высокое входное сопротивление (до 10¹⁴ — 10¹⁶ Ом).

Недостатки:

Невысокая крутизна характеристики.