5.2. Полевые (униполярные) транзисторы Слайд № 23

Полевым называют транзистор, управляемый электрическим полем, или транзистор с управляемым каналом для тока.

Полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление и поэтому требуют очень малых мощностей для управления.

Ток в полевом транзисторе создается носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому эти транзисторы часто называют униполярными.

Изготавливают полевые транзисторы из кремния и в зависимости от проводимости исходного материала различают транзисторы с р- и n-каналом.

По типу управления током канала полевые транзисторы подразделяются на два типа: с затвором в виде р-n-перехода (т.е. с управляющим р-n-переходом) и с изолированным затвором.

Слайд № 24

На данной схеме полевой транзистор с затвором в виде р-n-перехода и каналом n-типа.

Каналом считают центральную область транзистора (область 1 на схеме).

Электрод, из которого в канал поступают основные носители заряда, называют истоком И (3), а электрод, через который основные носители уходят из канала, – стоком С (4).

С помощью третьего электрода – затвора 5 – создается поперечное направлению движения носителей заряда управляющее электрическое поле, которое позволяет управлять электрическим сопротивлением канала, а следовательно, и током в канале.

Рассмотрим принцип действия полевого транзистора с затвором в виде р-n-перехода и каналом n-типа (Слайд № 24).

В транзисторе с n-каналом основными носителями заряда в канале являются электроны, которые движутся вдоль канала от истока с низким потенциалом к стоку с более высоким потенциалом, образуя ток истока I_С. Между затвором и истоком приложено обратное напряжение, запирающее р-n переход, образованный n-областью канала и р-областью затвора.

Таким образом, в полевом транзисторе с n-каналом полярности приложенных напряжений следующие: U_СИ > 0, U_ЗИ ≤ 0, как видно на приведенной схеме.

В транзисторе с р-каналом основными носителями заряда являются дырки, которые движутся в направлении снижения потенциала, поэтому полярности приложенных напряжений должны быть иными: U_СИ < 0, U_ЗИ ≥ 0.

На слайде приведены условные обозначения транзисторов на схемах.

Вольт-амперные характеристики полевого транзистора Слайд № 25

Здесь зависимости тока стока I_С от напряжения U_СИ при постоянном напряжении на затворе U_ЗИ определяют выходные или стоковые, характеристики полевого транзистора. На начальном участке характеристик U_СИ + < U_зап, ток стока I_С возрастает с увеличением U_СИ. При повышении напряжения сток-исток до U_СИ = U_зап – происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока I_С прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение U_ЗИ между затвором и истоком приводит к меньшим значениям напряжения U_СИ и тока I_С, при которых происходит перекрытие канала. Область насыщения справа от пунктирной линии является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора.

По выходным характеристикам I_С = f(U_СИ) можно построить передаточную характеристику I_С = f(U_ЗИ). На участке насыщения она практически не зависит от напряжения U_СИ.