1.9.2. Полевые транзисторы

Многообразие видов полевых транзисторов (ПТ) и их параметров — электрических, конструктивных и эксплуатационных — определяется параметрами исходных и примесных материалов, а также структурой и свойствами активных областей, образующих транзистор.

ПТ с управляющим р—п-переходом имеет три области (рис. 1.40, а): проводящий канал 1 р- или n-типа, расположенный между истоком (И) и стоком (С), и два обратносмещенных р—n-перехода 2. Изменяя на управляющем электроде — затворе (3) напряжение Uз-и можно управлять током стока I_с в канале за счет изменения ширины обедненных слоев ; р—n-переходов (рис. 1.40, б). Схемы включения р- и n-канального ПТ представлены соответственно на рис. 1.40, в и г

Рис. 1.40. Полевой транзистор с управляющим р—n-переходом:

а — структура;

б — ВАХ;

в — схема включения р-канального ПТ;

г — схема включения «n-канального ПТ;

1 — проводящий канал; 2 — обратносмещенныепереходы

ПТ с изолированным затвором и индуцированным каналом имеет следующие три области (рис. 1.41, а): проводящий канал (К) р-или n -типа, расположенный между истоком и стоком, образование которого возможно лишь по достижении напряжением U₃-и на управляющем электроде — затворе — значения, превышающего пороговое U_пор (рис. 1.41, б). Схемы включения р- и n -канального ПТ представлены соответственно на рис. 1.41, в и г.

Рис. 1.41. Полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом:

а — структура;

б — ВАХ;

в — схема включения p-канального ПТ;

г — схема включения и-канального ПТ

ПТ с изолированным затвором и встроенным каналом также имеет три области (рис. 1.42, а): проводящий канал р- или n -типа, расположенный между истоком и стоком и существующий при Uз-и = О (Рис 1.42, б) на управляющем электроде — затворе. Схемы включения р- и n- канального ПТ представлены соответственно на рис. 1.42, виг.

Рис. 1.42. Полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом:

а — структура;

б — ВАХ;

в — схема включения P--канального ПТ;

г — схема включения n-канального ПТ

Принципиальными отличиями ПТ от БТ являются: отсутствие у ПТ явлений накопления и рассасывания носителей, что существенно повышает его быстродействие, и отсутствие усиления по току. Так как движением носителей управляет электрическое поле, модулирующее проводимость канала, то ПТ является источником тока, управляемым напряжением (аналогично электронной лампе).

1 .9.3. Порядок применения полевых транзисторов в конструкциях рэс

Выбор типа и схемы включения ПТ зависит от выполняемой им функции в схеме, полосы частот сигнала, условий эксплуатации и способа монтажа.

На рис. 1.44 даны примеры функциональных узлов, выполненных на основе ПТ.

Рис. 1.44. Функциональные узлы на полевых транзисторах:

а — усилитель напряжения с активной нагрузкой;

б — усилитель напряжения с, динамической нагрузкой;

в — истоковьгй повторитель;

г — источник опорного напряжении;

д — инвертор;

е — дифференциальный каскад

Электрическую нагрузку ПТ оценивают коэффициентами нагрузки по напряжению сток — исток U_С-и> по току стока I_С и по мощности Р_с, рассеиваемой на стоке:

K_н^(Uс-и) =U_с-и / U_{С-И доп} ≤ 0,7

K_н^(Iс) =I_с / I_{С доп} ≤ 0,7

K_н^(Pс) =P_с / P_{С доп} ≤ 0,7

Широкому применению ПТ способствуют их высокое входное сопротивление, сверхвысокая граничная частота усиления, малый разброс параметров, определяемый точностью выполнения геометрических размеров канала — ширины b и длины L (крутизна S ~ b/L), низкий уровень собственных шумов, малые паразитные параметры.

Недостатками ПТ являются относительно большое сопротивление канала, низкая радиационная стойкость и возможность пробоя подзатворного диэлектрика от действия статического электричества, что требует специальных мер защиты.