Тема1.4. Полевые транзисторы

Полевые транзисторы с управляющим р-n переходом

Полевые транзисторы, называемые еще канальными или униполярными и получили широкое распространение.

Полевым транзистором называют полупроводниковый прибор, обладающий усилительными свойствами, которые обусловлены потоком основных носителей заряда, протекающим через канал и управляемый поперечным электрическим полем.

В отличие от биполярного действие полевого транзистора обусловлено носителями заряда одной полярности – либо только электронами в канале n-типа, либо только дырками в канале p-типа. Поэтому их называют униполярными.

Различают два основных вида полевых транзисторов: с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором.

Рассмотрим устройство и принцип действия полевого транзистора

Полевой транзистор представляет собой полупроводниковую пластину n-типа, которая имеет на противоположных концах электроды.

Слой полупроводника между этими электродами называют проводящим, через который в проводящий канал втекают носители заряда, называют истоком И, а электрод через который из канала вытекают носители заряда – стоком С. Электрод, на который подается обратное напряжение, создающее электрическое поле для управления протекающим через канал током называют затвором З.

Под действием обратное для p-n-перехода оно создает поперечное по отношению к каналу электрическое поле. Если увеличивать напряжение затвора U_з. и (Е1), то запирающий слой p-n-перехода становится толще и площадь поперечного сечения канала уменьшается.

Следовательно, его сопротивление постоянному току R_o возрастает, и ток стока становится меньше. При некотором запирающем напряжении U_з.и.зап, площадь поперечного канала станет равной нулю и транзистор запирается. При U_з.и. = 0 сечение канала наибольшее, сопротивление R_o – наименьшее, ток стока

i_c –максимальный.

Таким образом, принцип действия полевого транзистора основан на изменении проводимости канала за счет колебания ширины p-n-перехода под действием поперечного электрического поля, которое создается напряжением затвор-исток.

Если в цепь затвор-исток последовательно с источником напряжения Е1 включить источник усиливаемых сигналов, а в главную цепь между стоком и истоком последовательно с источником питания Е2 – нагрузку R_н, то будет происходить процесс усиления сигнала. Слабый сигнал вызывает изменения поперечного электрического поля, оно пульсирует с частотой сигнала, что в свою очередь приводит к периодическим расширениям и сужениям сигнала. Это вызывает пульсацию тока I_с и напряжения на нагрузке R_н. Ток I_с и напряжение на выходе больше чем входное напряжение и происходит усиление входного сигнала.

Преимущества полевого транзистора:

- высокое входное сопротивление – до десятков и сотен мОм;

- экономичность по потреблению тока, это связано с тем, что он управляется током, а не напряжением.

- открытие транзистора происходит очень малым напряжением.