Примечание:

• Чтобы перенести рабочую точку А с входных характеристик на выходные, необходимо определить ток базы в рабочей точке (I_БА). Затем на выходных характеристиках выбирают характеристику, соответствующую этому току. Точка пересечения выбранной характеристики и перпендикуляра, соответствующего указанному на входных характеристиках рабочему значению напряжения U_КЭ, и даст положение рабочей точки на выходных ВАХ.

• Чтобы перенести рабочую точку А с выходных характеристик на входные, необходимо определить ток базы в рабочей точке (I_БА). Затем на входных характеристиках на оси токов отмечают это значение и через полученную точку проводят прямую, параллельную оси напряжений, до пересечения с рабочей входной характеристикой. Точка пересечения и даст положение рабочей точки на входных ВАХ.

7.2 Полевые транзисторы

Полевые транзисторы – это полупроводниковые приборы с управляемым каналом для тока ОНЗ.

Полевой транзистор содержит 3 электрода:

• Исток – электрод, через который в канал втекают НЗ, создающие ток канала;

• Сток – электрод, через который НЗ вытекают из канала;

• Затвор – управляющий электрод, регулирующий поток НЗ в канале.

Полевой транзистор относится к однополярным транзисторам, т.к. в нем используется движение НЗ только одного знака (через канал движутся либо электроны, либо дырки).

НЗ в полевом транзисторе движутся от Истока к Стоку через канал под действием продольного электрического поля, создаваемого напряжением .

Затвор управляет величиной тока канала с помощью поперечного электрического поля, создаваемого напряжением .

Наличие этих 2-х полей объясняет название “полевой транзистор”.

Полевые транзисторы бывают:

Полевые транзисторы

С управляющим p-n переходом

(с p-n затвором)

С изолированным затвором

(МОП – транзисторы)

металл оксид полупроводник

С наведенным каналом

Со встроенным каналом

7.2.1 Полевой транзистор с p-n затвором

L – длина канала; d – толщина канала

На кремниевой подложке p⁺-типа создается тонкий слой n-типа, выполняющий функцию канала. Канал – слаболегированная область. На концах канала создают сильнолегированные (низкоомные) n⁺-области Истока и Стока. Эти области делают низкоомными, чтобы уменьшить потери полезного сигнала (на малом сопротивлении будет и малое падение полезного напряжения). Область Затвора (p⁺-область) также является сильнолегированной. Подложка используется как второй Затвор или подключается к Затвору.

Рассмотренный полевой транзистор имеет n-канал, существуют транзисторы с p-каналом.

Обозначение:

Принцип действия полевого транзистора

с n-каналом

На Сток подается положительный потенциал относительно Истока. Считаем, что . Под действием этого напряжения ОНЗ (электроны) движутся от Истока к Стоку, образуя ток канала .

Для эффективной работы транзистора p-n переходы, с помощью которых происходит управление этим током, должны быть смещены в обратном направлении. При подключении к переходам обратного напряжения (минус на Затворе, плюс на Истоке) переходы расширяются, следовательно, канал сужается, и ток канала уменьшается. Таким образом, изменяя напряжение на Затворе , можно управлять током канала.

При определенном напряжении произойдет смыкание переходов, и ток канала станет равным нулю – транзистор запирается.

Характерным для полевого транзистора является очень малый ток в цепи Затвора (Затвор образует с каналом обратно смещенный переход, обладающий большим сопротивлением). В электрических схемах Затвор обычно является входным электродом, поэтому полевой транзистор обладает высоким входным сопротивлением: – достоинство.

ВАХ полевого транзистора с p-n затвором

Выходные (стоковые) характеристики – это зависимость тока стока от стокового напряжения при постоянном напряжении на затворе, т.е. при

I_С,mA отсечка, насыщение

В U_ЗИ=0

г еометрическое место А

т очек насыщения - насыщение U_ЗИ=-1В

п арабола (у=х²)

насыщение U_ЗИ=-2В

0 U_СИ, В

Стоко-затворные (передаточные) характеристики- это зависимость тока стока от напряжения затвора при постоянном стоковом напряжении, т.е. при

I_С,mA

I_Сmax

U_СИ =10В

U_ЗИ,В 0

U_ОТС

7.2.2 МОП – транзисторы

МОП-транзисторы были разработаны в 1962г. В отличие от полевого транзистора с p-n затвором, у МОП транзистора Затвор изолирован слоем диэлектрика, в результате чего входное сопротивление МОП-транзисторов очень велико (достигает величины 10¹⁴ Ом) – достоинство.

МОП-транзистор с наведенным каналом

Исток и Сток выполнены в виде сильнолегированных -областей в слаболегированной подложке -типа ( ). Подложка соединена с Истоком. Затвор представляет собой тонкую пленку алюминия, напыленную на поверхность диэлектрика (двуокись кремния).

При подаче на Затвор достаточно большого отрицательного напряжения (“минус” на Затворе, “плюс” на Истоке и Подложке) в кристалле возникает сильное поперечное поле , которое “вытягивает” электроны из-под Затвора вглубь кристалла.

Таким образом, под Затвором увеличивается концентрация дырок, т.е. изменяется тип электропроводности (с n на p) – происходит так называемая инверсия. Инверсия происходит при напряжении .

Возникший тонкий слой p-типа и образует канал, который изолируется от кристалла значительным по толщине обратно смещенным переходом.

С ростом отрицательного напряжения концентрация дырок в канале, а, значит, и его проводимость возрастают, что соответствует режиму обогащения. В режиме обеднения (“плюс” на Затворе) такой транзистор работать не может, т.к. не будет изоляции канала от кристалла незначительным по толщине прямо смещенным переходом.

Обозначение:

Стрелка – это Подложка. В данном случае Подложка и Исток соединены.

ВАХ МОП-транзистора с наведенным p-каналом