Принцип роботи

При відсутності напруги на електродах ширина каналу залишається постійною по всій довжині. При підключенні напруги між витоком і стоком при каналі n- типу: “–”джерела на витік, “+” на стік, по каналу будуть рухатись основні носії заряду і при збільшенні напруги струм буде збільшуватися, але залежність струму від напруги буде нелінійна. Це пов’язано з двома факторами:

1. При збільшенні напруги збільшується напруженість в каналі і зменшується рухливість носіїв.

2. По довжині каналу змінюється опір, а відповідно збільшується падіння напруги вздовж каналу. Це падіння збільшує ширину переходу і зменшує активну ширину каналу, і при деякій напрузі канал буде перекритий розширеними p-n-переходами біля стоку. В ідеальному випадку збільшення напруги між витоком і стоком не приведе до збільшення струму через канал.

Напруга, при якій відбудеться перекриття каналу, називається напругою насичення, а струм, який відповідає цій напрузі, називають струмом насичення (початковим струмом робочої ділянки). Робочою ділянкою вольт-амперної характеристики являється полога ділянка вольт-амперної характеристики.

При підключенні напруги між витоком і затвором так, щоб p-n-переходи були ввімкнені в зворотному напрямі, початкова ширина каналу зменшиться, зросте опір каналу. Напруги між витоком і стоком, затвором і витоком будуть діяти на ширину каналу узгоджено. Перекриття каналу відбудеться при менший напрузі між витоком і стоком. Цей режим називають режимом збіднення. Якщо напругу між витоком і затвором прикласти таку, щоб p-n-переходи були ввімкнені в прямому напрямі, початкова ширина каналу збільшиться, такий режим називають збагаченим. Отже польовий транзистор з керуючим p-n-переходом відрізняється тим від біполярного транзистора, що керування струмом відбувається поперечним електричним полем, і вхідний струм визначається струмом зворотно ввімкненого p-n-переходу, тому польові транзистори мають дуже великий вхідний опір (10⁶–10⁹ Ом). А в біполярному транзисторі керування відбувається струмом, а не напругою.

В зв’язку з тим, що керування струмом відбувається поперечним полем створеним вхідною напругою, польовий транзистор як еквівалентний чотириполюсник краще описати, коли незалежними є джерела напруги, а струми залежними.

Вольт-амперні характеристики польового транзистора

Як чотириполюсник польовий транзистор можна описати наступною системою рівнянь

Рисунок 50 Вольт-амперні характеристики польового транзистора

В зв’язку з тим, що вхідний струм практично рівний нулю, то вхідні вольт-амперні характеристики практичного значення не мають, а найбільше значення мають вихідні вольт-амперні характеристики. Це залежність струму стоку від напруги стік-витік при постійній напрузі на затворі. При U_затв=0 вольт-амперні характеристики починається з початку координат і крута частина вольт-амперних характеристик до напруги насичення U_нас має сублінійний характер, а при досягненні струму насичення вольт-амперні характеристики переходить в пологу ділянку, і нахил вольт-амперних характеристик визначається опором каналу. При збільшенні напруги витік-стік ширина каналу в районі стоку практично залишається постійною, а збільшується довжина перекритої ділянки каналу. Вольт-амперна характеристика при U_затв=0 є межею між збідненим і збагаченим режимом роботи. На практиці основним для даного типу транзисторів є збіднений режим. При зміні напруги між витоком і стоком та зміні напруги між витоком і затвором можна зняти сімейство вольт-амперних характеристик польового транзистора. При цьому для перекриття каналу завжди виконується умова

,

і при U_ЗВ = U_нас струм через канал буде відсутній.