Принцип роботи і вольт-амперні характеристики

При відсутності напруги між витоком і затвором під діелектриком відсутній канал між стоком і витоком. При підключенні напруги витік-стік струм буде визначатися струмами двох p-n-переходів, які створені між областями слабо

Рисунок 52 Спрощена модель польового транзистора з ізольованим затвором

легованої підкладки і областями сильно легованих областей стоку і витоку. При підключенні напруги, полярність якої при підключенні співпадає з напругою витік-стік, під затвором на поверхні підкладки буде створюватися збіднена зона напівпровідника, тому що основні носії за рахунок дії напруженості електричного поля будуть відходити в глибину напівпровідника. При збільшенні напруги на затворі U_З під затвором виникне інверсна зона, провідність якої буде такою, як і провідність областей стоку і витоку. Напруга, при якій починає створюватися інверсна зона (канал), називається пороговою напругою. При наявності напруги витік-стік через канал будуть рухатися носії заряду, створюючи струм в каналі і в зовнішньому колі. Збільшення напруги приводить до зростання ширини каналу і росту струму. Таким чином такий транзистор працює в режимі збагачення. Величина напруги між каналом і затвором обмежена стійкістю діелектрика і може досягати десятків вольт.

Основними вольт-амперними характеристиками польового транзистора з наведеним каналом є:

Вихідні вольт-амперні характеристики та характеристика передачі струму.

Вихідні вольт-амперні характеристики

Вихідні вольт-амперні характеристики – це залежність струму стоку І_С від напруги стік - витік U_СВ при постійній напрузі на ізольованому затворі Uз.

Вольт-амперні характеристики діляться на 2 області:

Область, де вольт-амперні характеристики мають сублінійний характер, або

Рисунок 52 Вихідні вольт-амперні характеристики польового транзистора

крута область. Сублінійність вольт-амперних характеристик залежить, як і у польових транзисторів з керуючим p-n-переходом, від опору каналу, тому що при збільшенні струму ширина каналу в області стоку зменшиться, і при напрузі насичення канал перекривається.

Лінійна область, робоча область. Після досягнення струму насичення і перекриття каналу струм практично не зміниться, тому що величини вхідного і вихідного опорів у транзистора як чотириполюсника на 3-5 порядків більше, ніж у польового транзистора з керуючим p-n-переходом, і досягає 10¹⁵-10¹⁶ Ом.

У польового транзистора підкладка може бути технологічно об’єднана із витоком, або мати окремий вивід. В цьому випадку можна величиною струму керувати, подаючи напругу на підкладку, це використовують в логічних елементах.

При збільшенні напруги у польового транзистора з ізольованим затвором може наступити пробій діелектрика між затвором і каналом, тоді буде відбуватися шнурування струму, що в подальшому приведе до виходу транзистору із робочого стану. При збільшенні напруги стік-витік відбудеться лавинний пробій, при чому напруга стік-витік пробою буде зростати при збільшенні напруги на затворі U_затв. , тому що ці напруги по відношенню до витоку мають однакову полярність. Якщо струм обмежений у зовнішньому колі, то лавинний пробій теж носить зворотний характер.