1.2.2. Схемы включения полевых транзисторов

Аналогично биполярным транзисторам, полевые транзисторы имеют три схемы включения. Схемы с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ). Схемы включения полевого транзистора с управляющим p-n-переходом, с каналом n-типа представлены на рис. 5. Для транзисторов с каналом р-типа полярности источников напряжения меняются на обратные.

Рис. 5

1.2.3. Статические характеристики полевого транзистора с управляющим p-n-переходом

Теоретически воль-амперная характеристика полевого транзистора описывается соотношениями:

, при 0  U_си  U_{си нас};

J_c =

J_{с нас} , при U_си > U_{си нас}.

Полевые транзисторы имеют большие входные и выходные сопротивления. Поэтому в отличие от биполярных транзисторов статические характеристики исследуют при фиксированных напряжениях (а не токах).

I_з = f(U_зи); U_си − const – входная характеристика.

I_с = f(U_си); U_зи − const – выходная характеристика (стоковая).

I_с = f(U_зи); U_си − const – передаточная характеристика (стоко-затворная).

В качестве примера рассмотрим ВАХ для транзистора по схеме с OИ.

На рис. 6 приведена входная характеристика I_з = f(U_зи), которая полностью определяется обратной ветвью ВАХ управляющего p-n- перехода:

I_з = I_о (exp(U_зи/_т) – 1); U_си − const.

Рис. 6

Поскольку полевой транзистор работает при обратных смещениях управляющего перехода, то I_з  −I_о. При прямых смещениях полевые транзисторы не работают, так как вследствие резкого роста тока I_з между затвором и неизолированным каналом, резко падает эффективность управления током I_с. Поэтому входные характеристики практически не исследуются и не рассматриваются.

На рис. 7 представлено семейство выходных (стоковых) характеристик I_с = f(U_си) при U_зи − const.

Рис. 7

При росте U_си до U_{си нас} наблюдается почти линейный рост тока через канал I_с. При U_си = U_{си нас} рост тока прекращается и характеристики переходят в режим насыщения, где они практически горизонтальны. Это происходит потому, что при большом напряжении U_си канал в области стока сужается и наступает динамическое равновесие: рост U_си вызывает увеличение I_с и уменьшение ширины канала Y, а, следовательно, и уменьшение I_с. Режим насыщения является основным режимом работы полевых транзисторов.

При U_си > U_проб наступает пробой области канала, и ток через канал лавинообразно нарастает.

При подаче на затвор отрицательных смещений U_зи < 0, насыщение наступает при меньших U_си, так как толщина канала сужается по всей длине. Вследствие этого снижается и ток насыщения в канале.

На рис. 8 представлено семейство передаточных (стоко-затворных) вольт-амперных характеристик: I_с = f(U_зи), при U_си − const.

Рис. 8

При U_зи = 0 толщина канала максимальна и ток стока I_с максимален. С ростом обратного смещения U_зи толщина канала уменьшается и ток через канал уменьшается. При U_зи = U_{зи отс} канал перекрывается и ток практически прекращается. При Uзи > U_{зи отс} ток через канал определяется концентрацией неосновных носителей и составляет доли микроампер.