- •Д. Г. Лобов Электронные цепи и микросхемотехника
- •ВВедение
- •1. Пассивные элементы электрических цепей: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности Резисторы
- •Конденсаторы
- •Катушки индуктивности
- •2. Полупроводниковые приборы с p–n-переходом: диоды, стабилитроны, варикапы, фото- и светодиоды Диоды
- •Стабилитроны
- •Варикапы
- •Фотодиоды
- •Светодиоды
- •3. Основные характеристики и параметры усилителей
- •4. Обратная связь в усилителях
- •5. Биполярный транзистор и схемы его включения
- •6. Полевые транзисторы
- •7. Устройство и принцип работы дифференциального усилителя Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах
- •Дифференциальный усилитель на полевых транзисторах
- •8. Операционные усилители
- •Дифференциальный коэффициент усиления операционного усилителя
- •Напряжение смещения нуля
- •Амплитудно-частотная характеристика
- •Входное сопротивление
- •Конструктивное исполнение
- •9. Схема неинвертирующего усилителя на оу и её особенности
- •10. Инвертирующий усилитель на оу
- •11. Операционные схемы на оу
- •Инвертирующий интегратор
- •12. Генератор синусоидального напряжения на оу
- •13. Компаратор и триггер Шмитта
- •14. Мультивибратор на операционном усилителе
- •Библиографический список
- •Содержание
6. Полевые транзисторы
Полевым (униполярным) транзистором называется транзистор, в котором между двумя электродами образуется проводящий канал, по которому протекает ток. Управление этим током осуществляется электрическим полем, создаваемым третьим электродом. Электрод, с которого начинается движение носителей заряда, называется истоком, а электрод, к которому они движутся, – стоком. Электрод, создающий управляющее электрическое поле называется затвором.
Различают два типа полевых транзисторов: с управляющим p–n-переходом и с изолированным затвором (МДП-транзисторы). По типу электропроводности полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с каналами "p" и "n" типов.
Транзистор с управляющим p–n-переходом представляет собой пластину из полупроводникового материала, имеющего электропроводность определенного типа, от концов которого сделаны два вывода – исток и сток. Вдоль пластины выполнен p–n-переход, от которого сделан третий вывод – затвор (рис. 26) [5].
Рис. 26. Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом (а)
и его условное обозначение (б)
Если к электродам подключить напряжение питания, то между стоком и истоком будет протекать ток. Сопротивление канала, а следовательно, и ток, проходящий через канал, зависят от напряжения на затворе. Напряжение на затворе, при котором ток истока минимален, называется напряжением отсечки . Если на затвор подать переменный сигнал, то ток стока также будет изменяться по тому же закону. Статические характеристики транзистора с управляющим р–n-переходом приведены на рис. 27.
Рис. 27. Входная (а) и выходная (б) характеристики полевого транзистора
с управляющим p–n-переходом
Максимальный ток стока будет при нулевом напряжении на затворе. При уменьшении напряжения на затворе ток стока уменьшается и при он становится равным 0.
Полевые транзисторы характеризуются следующими параметрами:
крутизной характеристики при;
коэффициентом усиления по напряжению при;
выходным сопротивлением при;
входным сопротивлением ;
напряжением отсечки ;
максимальным током стока .
Транзисторы с изолированным затвором (МДП-транзисторы), в отличие от рассмотренных выше, имеют затвор, изолированный от канала слоем диэлектрика. Поэтому они имеют очень большое входное сопротивление до (1012…1014) Ом.
Принцип действия МДП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием электрического поля.
МДП-транзисторы делятся на транзисторы с встроенным каналом и на транзисторы с индуцированным каналом. Транзисторы имеют четвертый электрод, называемый подложкой, который выполняет вспомогательную роль. МДП-транзисторы могут быть с каналами n- или р-типа. На рис. 28 приведены конструкция и характеристики МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа [5].
Рис. 28. Конструкция (а), условные обозначения (б), входная (в) и выходная (г)
характеристики МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа
В МДП-транзисторах со встроенным каналом токопроводящий канал создается технологическим путем в виде тонкого слаболегированного полупроводникового слоя. Поэтому при = 0 канал существует.
МДП-транзисторы с индуцированным каналом отличаются тем, что проводящий канал здесь не создается, а образуется (индуцируется) благодаря притоку электронов из полупроводниковой пластины при приложении к затвору напряжения положительной (отрицательной) полярности относительно истока. За счет притока электронов в приповерхностном слое возникает токопроводящий канал, соединяющий области стока и истока. При изменении напряжения на затворе изменяется сопротивление канала. На рис. 29 приведены конструкция и статические характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом [5].
Рис. 29. Конструкция (а), условные обозначения (б), входная (в) и выходная (г) характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом
Особенностью данного транзистора является то, что управляющий сигнал имеет ту же полярность, что и напряжение .
Полевые транзисторы так же, как и биполярные, могут быть включены в цепь по схеме с общим затвором (ОЗ), с общим истоком (ОИ) и с общим стоком (ОС).
Отличительным свойством полевых транзисторов является то, что управляющим сигналом является не ток, а напряжение. Полевые транзисторы успешно применяются в различных усилительных и переключающих устройствах, они часто используются в сочетании с биполярными транзисторами. На базе полевых транзисторов построены многие интегральные микросхемы.