Лекція 9

Тема: Польові транзистори.

1. Польові транзистори з регульованими p-n переходами, їх характеристика, принцип дії.

2. Польові транзистори з ізольованим затвором, їх характеристика, принцип дії.

1. У польових транзисторів в залежності від їх типу носіями заряду можуть бути або електрони або дірки, тобто носії зарядів одного виду. Тому польові транзистори іноді називають уніполярними.

За конструкцією польові транзистори поділяють на дві групи:

1) – з регулюючими p-n переходами;

2) – з ізольованим затвором.

Умовне позначення польового транзистора першого типу наведено на рисунку 8.4.

Конструктивно такий транзистор може бути виконаний за наступною структурою (рисунок 9.1).

І І

Uв Uc

—Uз

Рисунок 9.1 – Структура польового транзистора з регулюючими p-n переходами

Польові транзистори з регулюючими p-n переходами виготовляють на основі кремнія n типу. У структурі (рисунок 9.1) створюються області з провідністю типу р.

Область, яка розташована між ними, називається каналом провідності. При включенні напруги між витоком та стоком носії заряду, електрони, переміщюються з витоку до стоку.

Якщо збільшити негативну напругу на затворі, то збільшиться товщина збідненого шару. Це призведе до зменшення перерізу канала провідності та величини струму.

Властивості польового транзистора з регулюючими p-n переходами можна визначити за допомогою двох сімейств характеристик:

1. витоко-стокові характеристики;

2. затворні характеристики.

Витоко-стокові характеристики визначаються залежністю Іе = f(Uвх) при Uз = const. Графічно сімейство витоко-стокових характеристки виглядає наступним чином (рисунок 9.2).

І_е

U_з3

U_з2

U_з1

0 U_вс

Рисунок 9.2 – Витоко-стокові характеристики польового транзистора.

Затворні характеристики такого транзистора – це залежність току стоку від напруги на затворі при постійній напрузі на витоку (рисунок 9.3). Ic = f(Uз) при Uвc = const

Іс

U_вс3

U_вс2

U_вс1

0

Рисунок 9.3 – Затворні характеристики транзистора з регулюючими p-n переходами.

2. Умовне позначення польового транзистора з ізольованим затвором наведене на рисунку 9.4.

з

в с

Рисунок 9.4 – Умовне позначення польового транзистора з ізольованим затвором.

Назва та призначення електродів у цьому транзисторі, такіж самі, як і у попереднього. Стрілка на умовному позначенні показує напрямок струму. Конструктивно польові транзистори з ізольованим затвором можуть виготовлятися за наступною структурою: метал – діелектрик – напівпровідник – це так звані МДН-транзистори (російською мовою МДП транзистори), або за структурою метал – оксид – напівпровідник – це МОН-транзистори (російською – МОП-транзистори).

МДН та МОН – коструктивно виготовляються приблизна за однаковою структурою (рисунок 9.5).

В З С

М

О

Накал

провідності

Рисунок 9.5 – Структура польового транзистора з ізольованим затвором.

При виготовленні транзистора під витоком та стоком утворюють зони з провідністю типа р, при цьому концентрація носіїв заряду збільшена (р+), а під затвором створюють канал провідності n-типу з нормальною концентрацією носіїв заряду.

Принцип роботи транзистора полягає в наступному: якщо до витоку прикласти позитивну напругу, до стоку – негативну, а до затвору – нульову, то починається переміщення дірок з області р₁+ через канал провідності в область р₂+. Через транзистор тече якійсь струм, якщо до затвору прикласти позитивну напругу, то частина дірок виштовхується з каналу провідності у напівпровідник. Величина струму транзистора зменшується, якщо до затвору прикласти негативну напругу, то додаткові дірки з напівпровідника надходять до каналу провідності, величина струму зростає.

Таким чином, польовий транзистор з ізольованим затвором може працювати при нульовій, позитивній або негативній напрузі на затворі у той час, як транзистор з регулюючими p-n переходами може працювати тільки при нульовій або негативній напрузі на затворі.

Сімейства характеристик цього транзистора мають ті ж самі назви і являють собою ті ж самі залежності, що й у попередньому випадку. Витоко-стокові характеристики обох видів транзисторів мало відрізняються одна від одної.

Затворні характеристики транзистора з ізольованим затвором мають наступний вигляд (рисунок 9.6).

Іс

U_вс3

Uвс2

U_вс1

—Uз +Uз

Рисунок 9.6 – Стоково-затворні характеристики транзисторів.