Полевой транзистор - это полупроводниковый прибор, регулирующий ток в цепи за счет изменения сечения проводящего канала.
Полевые транзисторы
В ряде случаев использование биполярных транзисторов затруднено, так как эти приборы управляются током, т. е. потребляют заметную мощность от входной цепи. Это препятствует их использованию при подключении к маломощным источникам входного сигнала. Указанного недостатка лишены полевые транзисторы - полупроводниковые приборы, которые практически не потребляют ток из входной цепи. В полевых транзисторах в отличие от биполярных ток определяется движением носителей только одного знака (электронами или дырками). Поэтому иногда их называют униполярными (т. е. однополярными) транзисторами.
В полевых (униполярных) транзисторах, в отличии от биполярных, ток транзистора управляется электрическим полем, которое изменяет сечение проводящего канала.
Конструктивно состоит из проводящего канала n- или p-типа, на концах которого находятся области: исток, испускающий носители заряда и сток, принимающий носители. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором.
|
|
Различают полевые транзисторы с затвором в виде p-n перехода и с изолированным затвором.
Полевые транзисторы с p-n переходом имеют структуру, разрез которой приведен на рис. 21, а. Подключение источников напряжения к прибору показано на рис. 21, а, на рис. 21,6 показано схемное обозначение полевого транзистора с p-n переходом и каналом p-типа. Существуют также полевые транзисторы с каналом n-типа, их обозначение приведено на рис. 21, в, принцип действия аналогичен, но направления токов и полярность приложенных напряжений противоположны.
На рис. 21, г приведено семейство стоковых (выходных) характеристик прибора Iс=f(Uси) при Uзи=const.
При управляющем напряжении Uзи =0 и подключении источника напряжения между стоком и истоком Uси по каналу течет ток, который зависит от сопротивления канала. Напряжение Uси равномерно приложено по длине канала, это напряжение вызывает обратное смещение p-n перехода между каналом p-типа и n-слоем, причем наибольшее обратное напряжение на p-n переходе существует в области, прилегающей к стоку, а вблизи истока p-n переход находится в равновесном состоянии. При увеличении напряжения Uси область двойного электрического слоя p-n перехода, обедненная подвижными носителями заряда, будет расширяться, как показано на рис. 22, а. Особенно сильно расширение перехода проявляется вблизи стока, где больше обратное напряжение на переходе. Расширение p-n перехода приводит к сужению проводящего ток канала транзистора, и сопротивление канала возрастает. Из-за увеличения сопротивления канала при росте Uси стоковая характеристика полевого транзистора имеет нелинейный характер (рис. 21, г). При некотором напряжении Uси границы p-n перехода смыкаются (рис. 22, а), и рост тока Iс при увеличении Uси прекращается.
|
|
Рисунок 21 - Структура (а), схемные обозначения (б - канал p-типа, в - канал n типа) и стоковые характеристики (г) полевого транзистора c p-n переходом
Рисунок 22 - Сужение канала полевого транзистора
при приложении напряжений
При U3=0 канал имеет максимальное сечение. При подаче положительного напряжения на затвор Uзи>0 (обратное напряжение) p-n-переход расширяется, обедненный слой проникает вглубь канала и уменьшает его сечение, как показано на рис. 22, 6. В результате канал, проводящий ток, сужается и ток стока уменьшается. Таким образом, увеличивая напряжение Uзи, можно уменьшить Iс, что видно из рассмотрения рис. 21, г. При определенном Uзи, называемом напряжением отсечки, ток стока практически не протекает.
Величина Iс определяется проводимостью канала, т.е. его сечением. В свою очередь, сечение зависит от ширины обедненного слоя p-n-перехода.