Уніполярні напівпровідникові прилади

1 Польові транзистори з керувальним переходом

2 МОН-транзистори

1 Польові транзистори з керувальним переходом

Польові транзистори – це напівпровідникові прилади, в яких проходження струму викликане дрейфом основних носіїв заряду під дією поздовжнього електричного поля, а керування величиною цього струму здійснюється через зміну електропровідності струмопровідної ділянки НП під дією поперечного електричного поля. Це останнє створю­ється напругою, прикладеною до керувального електроду – затвора. Друга назва польових транзисторів – уніполярні транзистори, позаяк, на відміну від БТ, у них процес струмопроходження здійснюють носії одного знаку.

Польові транзистори з керувальним переходом (ПТКП) виготовляються на базі НП n - або p - типу, що визначає провідність каналу. Оскільки рухомість електронів більша за рухомість дірок , то високочастотні ПТКП маютьn - канал.

Схемні позначення ПТКП показані на рис. 4.1.

а) б)

Рисунок 4.1

Приклади будови ПТКП з n - каналом показан на рис. 4.2 (a – з одним переходом, б – з двома переходами). ПТКП складається з області n - типу однієї (рис. 4.2 а) або двох (рис. 4.2 б) областей p - типу. Області p - типу з’єднані і утворюють керувальний електрод – затвор З.

a) б)

Рисунок 4.2

Між затвором і n - областю постають – переходи (один або два). Ділянка n - області між переходами, яка сполучає собою витік В і стік С, називається каналом. Під дією джерела напруги (рис. 4.3) у каналі створюється поздовжнє електричне поле, яке змушує рухатися електрони від витоку до стоку. Відтак у каналі і зовнішньому колі тече струм стоку. Якщо тепер змінювати величину зворотної (запірної) напруги на керувальних – переходах (напруга на затворі відносно витоку ), то змінюється товщина переходів

(4.1)

У виразі (4.1), одержаному з формули (1.7) першої лекції , передбачається практичне розміщення усього переходу за товщиною у областіn, тобто в каналі. Тоді зміна товщини переходів означає зміну робочої ширини каналу

, (4.2)

де – відстань між переходами(конструктивна ширина каналу).

Умова

(4.3)

є для ПТКП засадничою: саме вона уможливлює ефективне керування шириною каналу. Відтак, змінюючи напругу (тобто поперечне електричне поле), можна керувати зміною струму через канал, спричиненого джерелом напруги.

Збільшуючи запірну напругу , можна досягти повного перекриття каналу ПТКП у певній точці, тобто. Тоді з (4.2) можна знайти значення порогової напруги, при якій це відбувається:

. (4.4)

Відтак напруга перекриття каналу визначається конструктивно-технологічними параметрами ПТКП: що більше і, то більше величина.

Для розуміння вихідних характеристик польових транзисторів важливим є той факт, що точка початкового перекриття каналу знаходиться біля стоку (рис. 4.4). Це викликано тим, що товщина переходу вздовж каналу від витоку до стоку збільшується, бо на формування товщини переходу впливає не лише запірна напруга затвору , але й узгоджений з нею за напрямом спад напруги на каналі (що вочевидь має ненульовий опір) від протікання струму . Цей спад напруги, збільшуючись від витоку до стоку, і визначає конфігурацію каналу, показану на рисунку 4.4.

Рисунок 4.4

Залежність ширини каналу ПТКП від поздовжньої координати х (від витоку до стоку) є наступною [1]:

(4.5)

Оскільки збільшується в межах віду області витоку доу області стоку, то канал за формулою (4.5) звужується у цьому напрямі (– довжина каналу). Відтак, ширина каналу ПТКП, його опір і струм стокуне тільки від напруги на затворі , але й на стоці.