-
Лекции «Електроніка та мікропроцесорна техніка» (Rus), ч. 1 Лекция 1 – ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
Лекция 3
3. Полевые транзисторы
Полевыми транзисторами называются полупроводниковые элементы, которые
в отличие от обычных биполярных транзисторов управляются электрическим полем,
т.е. практически без затраты мощности управляющего сигнала.
3.1. Классификация
Различают шесть различных типов полевых транзисторов (FET). Их условные
обозначения в электрических схемах представлены на рис. 3.1. Управляющим
электродом транзистора является затвор G. Он позволяет управлять значением
Рис 3.1. Схемные обозначения полевых транзисторов
сопротивления между стоком D и истоком S. Управляющим напряжением является на-
напряжение UGS. Большинство полевых транзисторов являются симметричными, т. е. их
свойства не изменяются, если электроды D и S поменять местами. В транзисторах
с управляющим переходом затвор отделен от канала DS n-р- или р-n-переходом.
При правильной полярности напряжения UGS диод, образуемый переходом затвор—
канал, запирается и изолирует затвор от канала; при противоположной полярности
он отпирается. У полевых транзисторов с изолированным затвором, или МОП-
транзисторов, затвор отделен от канала DS тонким слоем SiO2. При таком исполнении транзистора ток через затвор не будет протекать при любой полярности напряжения на затворе. Реальные токи затворов полевых транзисторов с управляющим переходом составляют от 1 пА до 1 нА, а для МОП-транзисторов они в среднем меньше в 103 раз. Входные сопротивления для транзисторов с управляющим переходом составляют от 1010 до 1013 Ом, а для МОП-транзисторов - от 1013 до 1015 Ом.
Аналогично делению биполярных транзисторов на р-n-р- и n-р-n-транзисторы
полевые транзисторы делятся на р-канальные и n-канальные. У n-канальных полевых транзисторов ток канала становится тем меньше, чем сильнее падает потенциал
затвора. У р-канальных полевых транзисторов наблюдается обратное явление. Ниже в основном будут рассматриваться n-канальные транзисторы, а р-канальные —
лишь в тех случаях, когда на это будут особые причины. Замена n-канальных транзисторов на р-канальные возможна, если поменять знак напряжения питания, а так-
также соответственно изменить полярность включения используемых в схеме диодов
и электролитических конденсаторов.
Через полевые транзисторы с управляющим переходом при напряжении
UGS = 0 протекает наибольший ток стока. Такие транзисторы называют нормально
открытыми. Аналогичные свойства имеют МОП-транзисторы обедненного типа. Наоборот, МОП-транзисторы обогащенного типа запираются при величинах UGS, близ-
близких к нулю. Их называют нормально закрытыми. Ток стока протекает через
n-канальные МОП-транзисторы обогащенного типа тогда, когда UGS превышает некоторое положительное значение. Существуют также МОП-транзисторы, промежуточные
между транзисторами обедненного и обогащенного типа, в том числе и такие, через,
которые при UGS = 0 протекает некоторый средний ток канала.
У n-канальных полевых транзисторов к выводу истока необходимо приложить
более отрицательный потенциал, чем к вывыводу стока. В симметричном n-канальном
транзисторе любой из выводов канала, к которому подведен более низкий потенциал, может служить в качестве вывода истока.
В МОП-транзисторах часто делают четвертый вывод от так называемой подложки. Этот электрод, как и затвор, также может выполнять управляющие функции, но он отделен от канала только р-n-переходом. Управляющие свойства подложки
обычно не используют, а ее вывод соединяют с выводом истока. Если же требуется
два управляющих электрода, то используют так называемые МОП-тетроды или
двухзатворные МОП-транзисторы, имеющие два равноценных затвора.