Полевые транзисторы

Полевым называют транзистор, управляемый электрическим полем, или транзистор с управляемым каналом для тока.

В отличие от биполярных полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление и поэтому требуют.очень малых мощностей для управления.

Ток в полевом транзисторе создается носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), вследствие чего эти транзисторы часто называют униполярными.

Носители заряда в полевом транзисторе являются основными для активной области и его параметры не зависят от времени жизни неосновных носителей (как у биполярных транзисторов). Это и определяет высокие частотные свойства и меньшую зависимость от температуры,

Изготавливают полевые транзисторы из кремния. В зависимости от электропроводности исходного материала различают транзисторы с р- и п-каналом.

Каналом считают центральную область транзистора. Электрод, из которого в канал поступают основные носители заряда, называют истоком И, а электрод, через который основные носители уходят из канала — стоком С. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором З.

Полевые транзисторы подразделяются на два основных типа: с затвором в виде р- п -перехода и с изолированным затвором.

Полевой транзистор представляет собой пластину, например, п -типа, на верхней и нижней гранях которой создаются области с проводимостью противоположного типа, например, р-типа. Эти области электрически связаны, образуя единый электрод-затвор. Область с -проводимостью, расположенная между р-областями; образует токовый канал. На торцевые поверхности пластины наносят контакты, образующие два других электрода И и С, к которым подключается источник питания U_с и при необходимости сопротивление нагрузки. Между каналом и затвором создаются два p-n-перехода. Ток протекает от истока к стоку по каналу, сечение которого зависит от затвора.

При увеличении отрицательного потенциала на затворе p-n -переходы запираются и расширяются практически за счет канала, сечение канала, а следовательно, и его проводимость, уменьшаются,, ток через канал падает. При некотором U_з = U_зо называемом напряжением отсечки области p-n -переходов смыкаются по всей длине канала, сток и исток оказываются изолированными друг от друга, ток I_с равен нулю.

Если при U_з = const увеличивать Uс, то ток через канал (Iс) возрастет (рис. 91 б). При этом увеличивается падение напряжения на канале, которое способствует увеличению обратного напряжения на p-n -переходах вызывая тем самым сужение канала. При некотором U_c = U_нac, называемом напряжением насыщения канал настолько сужается, что дальнейшее увеличение U_c не увеличивает Ic.

Полевые транзисторы с изолированным затвором или МДП-транзисгпоры находят более широкое применение, так как имеют более простую конструкцию и обладают лучшими электрическими свойствами.

У МДП-транзисторов (металл - диэлектрик - полупроводник) между полупроводниковым каналом и металлическим затвором расположен изолирующий слой диэлектрика.

Принцип работы МДП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника под воздействием поперечного электрического поля. Они управляются напряжением и имеют чрезвычайно большое входное сопротивление и в отличие от полевых транзисторов с затвором в виде p-n-перехода сохраняют его большим независимо от величины и полярности входного напряжения. Применяются две конструкции МДП-транзисторов: со встроенным каналом и с индуцированным каналом.

Основные характеристики полевых транзисторов: крутизна характеристики передачи

S = dI/ dU₃ при U_c = const;

дифференциальное сопротивление стока (канала) на участке насыщения

R_вых = dU_С /dI_С при U_С = const

Полевые транзисторы используются в усилителях, а также находят применение в качестве сенсорных датчиков, в устройствах для обнаружения скрытой проводки.