3.3.3 Условные обозначения и схемы включения полевых транзисторов.

На рисунок 3.24 представлены условные обозначения полевых транзисторов с неизолированным затвором.

Рисунок 3.24 – Условное обозначение полевых транзисторов с неизолированным затвором с каналом типа-n (а) и каналом типа-p (б).

Для отображения типа проводимости канала используется стрелка на затворе. Как видно из рисунка, если стрелка смотрит в канал, то это означает, что канал имеет проводимость типа-n. Стрелка на затворе направленная от канала говорит о том, что канал имеет проводимость типа-p. Канал в обозначении полевого транзистора представлен перемычкой между истоком и стоком.

Условные обозначения полевых транзисторов с изолированным затвором и встроенным каналом представлены на рисунок 3.25.

Рисунок 3.25 – Условное обозначение полевых транзисторов с изолированным затвором и встроенным каналом типа-n (а) и типа-p (б).

Из рисунка видно, что затвор не имеет гальванической связи с каналом. При рассмотрении принципа действия полевого транзистора с изолированным затвором было сказано, что подложка соединена с истоком для обеспечения стекания объёмного заряда на исток. Это отображено и в условном обозначении в виде перемычки, на которой размещена стрелка. Направление стрелки говорит о типе проводимости канала - в сторону канала для проводимости типа-n и в сторону от канала для проводимости типа-p.

Условное обозначение для полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом представлены на рисунок 3.26. Как видно, отличие их от условного обозначения для полевого транзистора с встроенным каналом состоит в изображении канала пунктиром.

Рис. 3.26 – Условные обозначения полевых транзисторов с изолированным затвором и индуцированным каналом типа-n (а) и типа-p (б).

Рассмотрим виды включения полевых транзисторов. Как и для биполярных транзисторов, полевые транзисторы включаются так, что один из выводов будет общим для входных и выходных выводов. В результате могут иметь место схемы включения с общим истоком, с общим стоком и с общим затвором. Наиболее распространена схема с общим истоком. На рисунке 3.27 представлены полевые транзисторы без изолированного затвора с каналом типа-n и типа-p, включённые по схеме с общим истоком. При включении полевых транзисторов необходимо правильно указать полярность напряжений между истоком и стоком и на затворе относительно истока.

Рисунок 3.27 – Включение полевого транзистора с неизолированным затвором по схеме с общим истоком с каналом типа-n (а) и типа-p (б)

Полярность напряжения между истоком и стоком должна быть такой, чтобы основные носители канала двигались от истока к стоку. Поэтому следует обратить внимание на то, какая проводимость канала, что обозначается стрелкой.

На рисунке 3.27,а представлен полевой транзистор с каналом типа-n, где основными носителями заряда являются электроны. Чтобы электроны двигались от истока к стоку необходимо приложить отрицательный потенциал к истоку, который будет отталкивать электроны от истока, а положительный заряд к стоку, который будет притягивать электроны к стоку. На рисунке 3.27,б представлен полевой транзистор с каналом типа-p, где основными носителями зарядов являются дырки – положительные заряды. Поэтому, с учётом сказанного, к истоку должен быть приложен положительный заряд, а к стоку - отрицательный.

В полевом транзисторе с неизолированным затвором важно не ошибиться в полярности напряжения прикладываемого к затвору относительно истока. Как отмечалось выше, полярность напряжения должна быть такой, чтобы p-n переход между затвором и каналом был под обратным напряжением. Если ошибочно на затвор подать прямое напряжение, то произойдет тепловой пробой p-n перехода (он сгорит). На рисунке 3.27,а канал типа-n, тогда затвор типа-p и на затвор необходимо прикладывать отрицательный заряд, а на исток - положительный. На рисунке 3.27,б полевой транзистор с каналом типа-p, тогда затвор типа-n и к затвору прикладывается положительный потенциал.

3.3.4 Семейства статических вольтамперных характеристик полевых транзисторов.

У полевого транзистора, как и у биполярного рассматриваются входные и выходные характеристики. Кроме этих характеристик, у полевого транзистора рассматриваются ещё стоко – затворные характеристики.

Входные характеристики у полевого транзистора с неизолированным затвором представляют В.А.Х. p-n перехода при обратном напряжении (рисунок 2.3,б). Величина обратного тока незначительна. У полевых транзисторов с изолированным затвором ток затвора равен нулю и поэтому для них вообще не имеет смысла говорить о входной В.А.Х. На основании изложенного у полевых транзисторов не рассматриваются входные В.А.Х.

Выходные характеристики полевых транзисторов представляют зависимость тока стока () от напряжения на стоке () при определённом значении напряжения на затворе. На рисунке 3.28,а представлены выходные характеристики полевого транзистора с неизолированным затвором.

Рисунок 3.28 – Семейства статических выходных и стоко – затворных характеристик полевого транзистора с неизолированным затвором.

При нулевом потенциале на затворе () сечение канала максимально, его сопротивление минимально, что обеспечивает наибольшее значение тока стока при конкретных значениях стокового напряжения. Эта характеристика занимает самое верхнее положение в семействе выходных характеристик. При установке некоторого напряжения на затворе () увеличивается толщина запирающего слоя (рисунок 3.21), уменьшается сечение канала, возрастает его сопротивление, что ведёт к уменьшению тока стока при тех же значениях стокового напряжения. Эта характеристика располагается ниже предыдущей характеристики. Аналогично объясняется поведение остальных выходных характеристик.

На рисунке 3.28,б представлено семейство стоко – затворных характеристик полевого транзистора с неизолированным затвором. Эти характеристики показывают, как изменяется ток стока при изменении напряжения на затворе для определённого значения напряжения на стоке. Они строятся с помощью семейства выходных статических характеристик, на которых выбирается определённое значение напряжения на стоке () и проводится вертикальная линия до пересечения со всеми характеристиками. В точках пересечения берётся значение тока стока () и значение напряжения затвора (), при котором снималась эта характеристика. Найденные значения откладываются на координатных осях стоко – затворной характеристики. С увеличением напряжения стока увеличивается ток стока, что вызывает более высокое расположение стоко – затворных характеристик.

При определённом значении напряжения на затворе запирающий слой затвор – канал полностью перекрывает канал и прекращается протекание тока стока. Это напряжение называется напряжением отсечки ().

Выходные и стоко – затворные характеристики для полевых транзисторов с изолированным затвором с встроенным и индуцированным каналом имеют одинаковый вид и представлены на рисунке 3.29. Особенностью этих транзисторов является то, что к затвору может прикладываться напряжение различной полярности.

Рисунок 3.29 – Семейства статических выходных (а) и стоко – затворных (б) характеристик полевого транзистора с изолированным затвором с встроенным и индуцированным каналами.

Рассмотрим выходные характеристики (рисунок 3.29,а). При нулевом напряжении на затворе () ток стока определяется омическим сопротивлением канала и величиной напряжения между истоком и стоком (). Допустим, что канал типа-n. Тогда при отрицательном потенциале на затворе происходит обеднение канала, и ток стока будет иметь меньшее значение при тех же напряжениях на стоке, и характеристики идут ниже характеристики с нулевым напряжением на затворе. При положительном потенциале на затворе () происходит обогащение канала, и ток стока имеет большее значение при тех же значениях напряжения на стоке, и характеристики идут выше характеристики с нулевым напряжением на затворе.

Семейство стока – затворных характеристик строится аналогично рассмотренному выше, т.е. с помощью семейства выходных характеристик. Из-за возможности прикладывать к затвору и положительный потенциал, стоко – затворные характеристики теперь продолжаются и в первый квадрант.

При определённом уровне отрицательного потенциала на затворе полностью останавливается движение электронов в канале, и ток стока прекращается. Это напряжение на затворе называется напряжением отсечки ().