ПТ с управляючим n-p-переходом

Канал - це тонкий шар напівпровідника n- типу (може бути p- типу), ув'язнений між двома n-p- переходами. Принцип дії транзисторів з каналом типу n або p аналогічний, різниця в полярності напруги джерел живлення.

Канал має два виведення в зовнішній ланцюг: витік (В), з якого заряди виходять в канал - джерело рухливих носіїв заряду, стік (С), в який заряди входять з каналу. Вивод, приєднаний до областей p- типу, є електродом, що управляє, що називається затвором (З). Затвор це область з підвищеною концентрацією домішки і служить для регулювання поперечного перерізу каналу. Особливість ПТ в тому, що рух основних носіїв заряду тільки одного знаку відбувається по каналу від витоку до стоку, а не через перехід, як у біполярному транзисторі.

Між затвором і каналом розташована збіднена рухливими носіями заряду область (p-n- перехід), в основному зосереджена в каналі, як більше високоомному, в порівнянні із затвором, шарі (у каналі концентрація домішки значно менше). Зовнішні джерела напруги повинні підключатися до транзистора в такій полярності, щоб p-n- перехід завжди був зміщений у зворотному напрямі, тобто закритий.

Величина струму в каналі залежить від напруги U_СВ, опору навантаження і опору п\п-ой пластини між стоком і витоком. При U_СВ і R_н=const струм в каналі I_С залежить тільки від ефективної площі поперечного перерізу каналу. Джерело Е_ЗВ створює негативну напругу на заворе, що призводить до збільшення товщини p-n- переходу і зменшенню струмопровідного перерізу каналу. Зі зменшенням перерізу каналу збільшується опір між витоком і стоком і знижується величина струму I_С. Зменшення напруги на затворі викликає зменшення опору каналу і зростання струму I_С. Підключивши послідовно с Е_ЗВ джерело підсилювальної змінної напруги U_ВХ, можна змінювати струм через канал за законом зміни вхідної напруги. Струм стоку, проходячи через опори навантаження R_н, створює на нім падіння напруги, що змінюється згідно із законом U_ВХ. При відповідному підборі величини R_н можна добитися підвищення рівня вихідної напруги в порівнянні з напругою на вході, тобто посилити сигнал.

Якщо при постійній напрузі U_СВ збільшувати зворотну напругу , то збіднена область p-n- переходу розширюватиметься у бік каналу рівномірно, що приведе до збільшення опору каналу і зменшення струму стоку I_С. При деякій досить великій напрузі (напрузі відсічення ) струм стоку припиняється, тому стокова характеристика при пройде по осі напруги . Оскільки у вхідному ланцюзі (ланцюги затвор-витік) струм практично відсутній (великий опір закритого p-n- переходу), це дозволяє управляти значними струмами I_С. вихідного ланцюга (ланцюги стік-витік), по суті не витрачаючи енергії вхідного сигналу, в чому і проявляються підсилювальні властивості польового транзистору. Умовні графічні позначення польових транзисторів з каналом n - і p- типу показані на рисунку 2.8, б.

Управляюча напруга між З і В є зворотним для обох n-p- переходів (U_ЗВ<0). Воно викликає уздовж каналу рівномірний шар, збіднений носіями заряду при U_СВ=0. Змінюючи U_ЗВ, змінюють ширину n-p- переходів, тим самим регулюють переріз струмопровідного каналу і його провідність. Напруга U_СВ >0 викликає нерівномірність збідненого зарядами шару, найменший переріз каналу поблизу стоку.

Управляючу дію затвора ілюструють передатною (стоко-затворною) характеристикою I_С (U_ЗВ) при U_СВ = const. На практиці частіше використовують вихідні (стокові) характеристики I_С (U_СВ) при U_ЗВ = const, по яких будують передатні характеристики, дивись рисунок 2.8, в.

 

Рисунок 2.8 – Польовий транзистор с управляючим p-n- переходом, умовні графічні позначення і ВАХ транзистора

 

Польові транзистори з ізольованим каналом (МДН-транзистори) підрозділяються на транзистори зі вбудованим і індукованим