Полевые транзисторы. Полевым транзистором именуют такой компонент, через который под влиянием продольного электрического поля протекает ток
Полевым транзистором именуют такой компонент, через который под влиянием продольного электрического поля протекает ток, обусловленный движением носителей заряда сугубо одного типа. Так как принцип действия полевых транзисторов основан на перемещении основных носителей заряда одного типа проводимости, такие компоненты еще называют униполярными.
Затвором называют вывод полевого транзистора, к которому подводят напряжение от устройства управления. Следует подчеркнуть, что управление полевыми транзисторами осуществляют напряжением, а биполярными транзисторами – током. Истоком именуют вывод, который обычно служит источником поступления в транзистор носителей заряда от устройства электропитания. Стоком называют вывод компонента, через который носители заряда покидают транзистор. Перемещение основных носителей заряда от истока к стоку происходит по области, которая носит название канала полевого транзистора. Каналы у полевых транзисторов могут быть как электронного, так и дырочного типов проводимостей. Носителями заряда в полевых транзисторах n-типа выступают электроны, а в приборах p-типа – дырки.
Полевые транзисторы классифицируют на:
1. Приборы с управляющим переходом.
2. Приборы с изолированным затвором, которые подразделяются на:
а) транзисторы со встроенным каналом
б) приборы с индуцированным каналом.
Рис.12. Обозначение полевых транзисторов.
Упрощенная конструкция полевого транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа и n-типа проводимости изображена на рис. 13.
Рис. 13. Конструкция полевого транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа и n-типа.
Из рисунка видно, что канал возникает между двумя p-n переходами. Конструкция компонентов с каналом n-типа не имеет отличий от конструкции полевых транзисторов с каналом p-типа.Но в полевых транзисторах с каналом n-типа полупроводник, в котором возникает канал, обладает электронным типом проводимости, а области затвора имеют дырочную проводимость. Полевые транзисторы с каналом n-типа могут обладать лучшими частотными и температурными свойствами и образовывать шумы меньшей амплитуды, чем приборы с каналом p-типа.
Принцип действия полевых транзисторов с управляющим переходом заключен в изменении площади сечения канала под воздействием поля, возникающего при подаче напряжения между затвором и истоком. Упрощенная структура полевого транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа приведена на рис. 14.
Рис. 14. Структура транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа.
Пока между затвором и истоком не подано напряжение управления, под воздействием внутреннего поля электронно-дырочных переходов они заперты, сечение канала наиболее велико, его сопротивление низко, и ток стока транзистора максимален. Напряжение затвор-исток, при котором ток стока наиболее велик, называют напряжением насыщения.
Если между затвором и истоком приложить небольшое напряжение, еще немного закрывающее p-n переходы, то зоны, к которым подсоединен затвор, будут обеднены носителями заряда, размеры этих зон объемного заряда возрастут, частично перекрывая сечение канала, сопротивление канала возрастет, и сила тока стока станет меньше. Обедненные носителями заряда области почти не проводят электрический ток, причем эти области неравномерны по длине пластины полупроводника. Так, у торца пластинки, к которому подключен вывод стока, обедненные носителями заряда области будут наиболее существенно перекрывать канал, а у противоположного торца, к которому подсоединен вывод истока, снижение площади сечения канала будет наименьшим.
Если приложить еще большее напряжение между затвором и истоком, то области, обедненные носителями заряда, станут столь велики, что сечение канала может быть ими полностью перекрыто. При этом сопротивление канала будет наибольшим, а ток стока будет практически отсутствовать. Напряжение затвор-исток, соответствующее такому случаю, именуют напряжением отсечки.
К важнейшим характеристикам полевых транзисторов относят стокозатворную характеристику и семейство стоковых характеристик. Стокозатворная характеристика отражает зависимость силы тока стока от приложенного к выводам затвор-исток напряжения при фиксированном напряжении сток-исток. Это показано на рис. 15 для полевых транзисторов с управляющим переходом и каналами p-типа и n-типа проводимостей.
Рис. 15. Стокозатворные характеристики транзисторов с управляющим переходом.
Семейство стоковых характеристик представляет зависимости токов стока от напряжений сток-исток при фиксированных стабильных напряжениях затвор-исток, что изображено на рис. 16.
Рис. 16. Стоковая характеристика транзисторов с управляющим переходом.
По достижении определенного значительного напряжения сток-исток развивается лавинный пробой области между затвором и стоком. При этом идет резкое увеличение тока стока, что можно видеть на стоковой характеристике.
Функционирование полевых транзисторов с управляющим переходом возможно сугубо путем обеднения канала носителями заряда. В связи с тем, что напряжение сигнала прикладывают к закрытому переходу, входное сопротивление каскада велико и для рассмотренных выше приборов может достигать 109 Ом.
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 807;