3.2.2. Полевые транзисторы

Полевыми (униполярными) называют такие транзисторы, работа которых основана на использовании основных носителей: только дырок или только электронов.

Таблица 3.3.

Схематическое изображение полевых транзисторов.

Электропроводность канала	Тип затвора	Условное обозначение
n-типа	В виде p-n-перехода
	Изолированный
p-типа	В виде p-n-перехода
	Изолированный

Термин – «полевые транзисторы» характеризует механизм управления током: с помощью электрического поля (а не тока, как в биполярных транзисторах). В этом отношении полевые транзисторы имеют много общего с электронными лампами. Различают полевые транзисторы с p-n-переходом и с изолированным затвором. В табл.3.3 приводится классификация и условные обозначения полевых транзисторов. Конструкция транзистора с управляющим р-n-переходом показана на рис. 3.7,а. Основой прибора является полупроводниковая пластинка с электропроводностью n-типа. На верхней и нижней плоскостях пластинки создаются области с электропроводностью р-типа, которые электрически соединяются между собой омическими контактами, образуя единый электрод, - затвор (3).

Область полупроводника с электропроводностью n-типа, расположенная между областями с электропроводностью р-типа, называется каналом. На торцы полупроводниковой пластинки наносят омические контакты, образующие два других электрода, к которым подключают источник питания и нагрузку (рис.3.7,б). Контакт к которому подключается отрицательный полюс источника питания называется истоком (И), а второй - стоком (С). Если конструкция транзистора симметрична, то исток и сток можно менять местами. Ток транзистора в этом случае изменит направление на обратное. Если исходная полупроводниковая пластинка имеет дырочную электропроводность, то получают полевой транзистор с каналом р-типа.

У полевого транзистора основные носители заряда движутся через канал, поперечное сечение которого регулируется р-n-переходом. Для этой цели на затвор подается отрицательное относительно истока напряжение (рис.3.7,б), которое является обратным для р-n-переходов. Так как концентрация примесных атомов в р-области намного больше, чем в n-области, то при увеличении обратного напряжения р-n-переходы расширяются практически за счет n-области. В результате сечение канала и, следовательно, его проводимость уменьшаются, что вызывает уменьшение тока, проходящего через канал.

Если при постоянном напряжении на затворе увеличивать напряжение между стоком и истоком, то ток стока возрастает. При этом повышается падение напряжения в канале, которое способствует увеличению обратного напряжения на р-n-переходе, вызывая тем самым сужение канала.

При некотором напряжении, называемом напряжением насыщения, канал настолько сужается, что дальнейшее повышение напряжения между стоком и истоком не вызывает увеличения тока через канал и кривые семейства стоковых ВАХ идут практически параллельно оси напряжений (рис.3.7,в). Сток-затворная характеристика транзистора показана на рис.3.7,г.

Полевые транзисторы с изолированным затвором разделяются на две группы: со встроенным и с индуцированным каналом р- или n-типа. Так как изоляция между затвором, выполненным в виде металлического слоя, и полупроводником осуществляется с помощью тонкой диэлектрической пленки, то такие приборы называют МДП-транзисторами (металл - диэлектрик-полупроводник) или МОП-транзисторами (если изолятором является пленка окисла).

Основными параметрами полевых транзисторов, используемыми для анализа транзисторных схем, являются крутизна переходной характеристики

S = dI_С/dU_ЗИ; U_СИ= const

и дифференциальное сопротивление стока (канала) на участке насыщения

RС = dU_СИ/dI_С, U_ЗИ = const.

Таблица 3.4.

Параметры некоторых полевых транзисторов.

Вид полевого транзистора	ICmax, mA	S, mA/В	Напряжение отсечки UЗИотс, В
КП101Г-КП101Е	2 - 5	0,15 - 0,3	5 - 10
КП102Е-КП102Л	0,18 - 6,0	0,25 - 1,3	2,8 - 10
КП103Е-КП103М	0,3 - 12	0,4 - 4,4	0,4 - 7
КП301Б	15	1	30
КП3О3А-И	0,5 - 5	1 - 6	30

В качестве предельно допустимых параметров нормируются:

• максимально допустимые напряжения U_СИ.max и U_ЗИ.max;

• максимально допустимая мощность стока P_С.max;

• максимально допустимый ток стока I_C.max.

Некоторые параметры полевых транзисторов приведены в табл.3.4.

Полевые транзисторы являются универсальными приборами и применяются в широком классе устройств промышленной электроники.