1.7Полевые (униполярные) транзисторы
Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, являющийся резистором, сопротивление которого изменяется под действием поперечного электрического поля, создаваемого прилегающим к проводящему объему полупроводника управляющим электродом (затвором).
В отличие от биполярных транзисторов, в которых физические процессы переноса зарядов обусловлены как основными, так и неосновными носителями, в полевом транзисторе управляемый ток обусловлен движением основных для данного типа полупроводника носителей заряда. Именно этим явлением объясняется второе название транзистора — униполярный.
Применяют два вида полевых транзисторов: с управляющим р-п-переходом и с изолированным затвором.
1.7.1Полевой транзистор с управляющим р-п переходом
Упрощенная структура полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом n-типа, а также схема его включения в электрическую цепь показаны на рис. 2.14, а, его условное обозначение на рис. 2.14, б.
Область канала, от которой начинается движение носителей, называется истоком И, а область, к которой движутся основные носители, стоком С. Управляющая область в приборе (охватывающая канал) называется затвором 3.
В рассматриваемом случае затвором является полупроводниковая область р-типа, охватывающая канал сверху и снизу. В рабочем режиме р-n переход смещен в обратном направлении. Это смещение обеспечивается управляющим напряжением Uзи. Полярность напряжения Uси выбирается такой, чтобы основные носители тока перемещались в канале в направлении от истока к стоку.
П
ринцип
управления током стока
заключается в том, что,
изменяя значение управляющего
напряжения Uзи
(другими словами, изменяя обратное
напряжение на
р-n
переходе),
можно регулировать поперечное сечение
проводящего канала и,
следовательно, его проводимость.
При увеличении обратного напряжения на р-n переходе поперечное сечение проводящего канала уменьшается, что приводит к уменьшению тока стока Iс. При некотором напряжении происходит полное перекрытие канала и ток стока становится равным нулю. Напряжение, при котором канал перекрывается, называется напряжением отсечки Uoтc (на рис. 2.14, в Uomc = 2,0 В).
Вольт-амперными характеристиками полевого транзистора с управляющим р-n переходом являются: проходная (стоко-затворная) (рис. 2.14, в) Iс =f (Uзи), снятая при фиксированном напряжении Uси, и выходные Iс = f(Uси), снятые при фиксированных значениях напряжения Uзи (рис. 2.14, г). Изменяя управляющее напряжение в пределах Uотс < Uзи < 0, можно в широких пределах изменять ток в цепи стока Iс.
Выходные характеристики транзистора имеют ярко выраженные крутой и пологий участки. Усилительному режиму транзистора соответствует пологий участок.
Основными параметрами транзистора в режиме усиления являются:
дифференциальная крутизна стоко-затворной характеристики
дифференциальное выходное сопротивление
Параметр S можно определить по стоко-затворным характеристикам, а rси по выходным. В зависимости от разновидности транзисторов крутизна стока-затворной характеристики лежит в пределах 5 12,5 мА/В.