Польові транзистори

Польові (уніполярні) транзистори діляться на транзистори з керуючим p-n-переходом (рис. 1) і з ізольованим затвором. Пристрій польового транзистора з керуючим p-n переходом простіше біполярного.

У транзисторі з n-каналом основними носіями заряду в каналі є електрони, які рухаються вздовж каналу від витоку з низьким потенціалом до стоку з більш високим потенціалом, утворюючи струм стоку Iс. Між затвором і витоком польового транзистора докладено зворотне напруга, що замикає p-n-перехід, утворений n-областю каналу і p-областю затвора.

Таким чином, в польовому транзисторі з n-каналом полярності прикладених напруг наступні: Uси>0, Uзі≤0. При подачі замикаючої напруги на p-n-перехід між затвором і каналом (див. Рис. 2, а) на кордонах каналу з`являється рівномірний шар, збіднений носіями заряду і володіє найвищим питомим опором.

Мал. 1. Структура (а) і схема (б) польового транзистора з затвором у вигляді p-n-переходу і каналом n-типу-1,2 - області каналу і затвора- 3,4,5 - висновки витоку, стоку, затвора

Мал. 2. Ширина каналу в польовому транзисторі при Uси = 0 (а) і при Uси >0 (б)

Це призводить до зменшення ширини провідного каналу. При подачі напря-вання між витоком і стоком збіднений шар стає нерівномірним (рис. 2, б), перетин каналу біля стоку зменшується, і провідність каналу теж зменшується.

ВАХ польового транзистора наведені на рис. 3. Тут зависи-мости струму стоку Iс від напруги Uси при постійній напрузі на затворі Uзи визначають вихідні, або стічні, властивості польового транзистора (рис. 3, а).

Мал. 3. Вихідні (а) і передавальна (б) вольт-амперні властивості польового транзистора.

На початковому ділянці рис струм стоку зростає з підвищенням Uси. При підвищенні напруги стік-витік до Uси = Uзап- [Uзи] відбувається перекриття каналу і подальше зростання струму Iс припиняється (ділянка насичення).

Негативна напруга Uзи між затвором і витоком призводить до найменших значень напруги Uси і струму Iс, при яких відбувається перекриття каналу.

Подальше підвищення напруги Uси призводить до пробою p-n-переходу між затвором і каналом і виводить транзистор з ладу. У вихідні рис може бути побудована передавальна риса Iс = f (Uзи) (рис. 3, б).

На ділянці насичення вона фактично не залежить від напруги Uси. З неї видно, що у відсутності вхідної напруги (затвор-стік) канал володіє певною провідністю і пропускає струм, іменований вихідним струмом стоку Ic0.

Щоб фактично «замкнути» канал, потрібно докласти до входу напруга відсічення Uотс. Вхідна риса польового транзистора - залежність струму витоку затвора I3 від напруги затвор - витік - зазвичай не вживається, тому що при Uзи<0 р-n-перехід між затвором і каналом закритий і струм затвора дуже малий (I3 = 10-8 ... 10-9 А), тому в багатьох випадках їм можна знехтувати.

Як і в разі біполярних транзисторів, польові мають три схеми включення: із загальним затвором, стоком і витоком (рис. 4). Передавальний ВАХ польового транзистора з керуючим p-n-переходом представлена ​​на рис. 3, б.

Мал. 4. Схема включення польового транзистора із загальним витоком з керуючим p-n-переходом

Основними перевагами польових транзисторів з керуючим p-n-переходом перед біполярними є найвища вхідний опір, малі шуми, простота виробництва, низька падіння напруги на відкритому стовідсотково каналі. Але польові транзистори володіють таким недоліком, як необхідність працювати в негативних областях ВАХ, що ускладнює схемотехнику.

д.т.н., професор Л. А. Потапов

Школа для електрика