50. Основные свойства, характеристики и типы полевых транзисторов.

Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, в котором ток создаётся только основными носителями зарядов под действием продольного электрического поля, а управление этим током осуществляется поперечным электрическим полем, которое создаётся напряжением, приложенным к управляющему электроду (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Устройство полевого транзистора: а – с n-каналом; б – с p-каналом

 

Несколько определений: ·     вывод полевого транзистора, от которого истекают основные носители зарядов, называется истоком(И); ·     вывод полевого транзистора, к которому стекают основные носители зарядов, называется стоком (С); ·     вывод полевого транзистора, к которому прикладывается управляющее напряжение, создающее поперечное электрическое поле называется затвором (З); ·  участок полупроводника, по которому движутся основные носители зарядов, между р-n переходом, называется каналом полевого транзистора.

 

Поэтому полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с каналом р-типа или n-типа. Условное графическое изображение полевого транзистора приведено на рис. 2.2, с каналом n-типа и р-типа соответственно.

Следовательно можно сделать вывод, что полевой транзистор представляет собой управляемый полупроводниковый прибор, так как, изменяя напряжение на затворе, можно уменьшать ток стока, и поэтому принято говорить, что полевые транзисторы с управляющими р-n переходами работают только в режиме обеднения канала.

 

2.2. Характеристики и параметры полевых транзисторов

К основным характеристикам полевых транзисторов относятся:

·     стокозатворная характеристика – это зависимость тока стока I_С от напряжения на затворе U_ЗИ (рис. 2.4, а);

·     стоковая характеристика – это зависимость I_С от U_СИ при постоянном напряжении на затворе (рис. 2.4, б)

I_С = f (U_СИ), при U_ЗИ = const.

 

Рис. 2.4. Характеристики полевых транзисторов с управляющим p-n переходом:а – стокозатворная (входная); б – стоковая (выходная)

 

Основные параметры полевых транзисторов:

·     напряжение отсечки;

·     крутизна стокозатворной характеристики. Она показывает, на сколько миллиампер изменится ток стока при изменении напряжения на затворе на 1 В (рис. 2.4, а)

 QUOTE S=∆Ic∆Uзи   , при U_СИ = const,

;

·     внутреннее (или выходное) сопротивление полевого транзистора (рис. 2.4, б)

, при U_ЗИ = const;

·     входное сопротивление

.

Так как на затвор подаётся только запирающее напряжение, то ток затвора будет представлять собой обратный ток закрытого p-n перехода и будет очень мал. Величина входного сопротивления R_вх будет очень велика и может достигать 10⁹ Ом.

Полевые транзисторы с изолированным затвором

2.3.1. Транзистор со встроенным каналом

2.3.2. Транзисторы с индуцированным каналом

 

Данные приборы имеют затвор в виде металлической плёнки, которая изолирована от полупроводника слоем диэлектрика, в виде которого применяется окись кремния. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором называют МОП и МДП. Аббревиатура МОП расшифровывается как металл, окись, полупроводник, а МДП расшифровывается как металл, диэлектрик, полупроводник.

МОП-транзисторы могут быть двух видов:

·     транзисторы со встроенным каналом;

·     транзисторы с индуцированным каналом.

Их графические обозначения приведены на рис. 2.5.

 

 

Рис. 2.5. Графическое обозначение МОП-транзисторов:а – со встроенным каналом n-типа; б – со встроенным каналом p-типа; в – с индуцированным каналом n-типа; г – с индуцированным каналом p-типа

 

2.3.1. Транзистор со встроенным каналом

Структура полевого транзистора со встроенным каналом приведена на рис. 2.6, а. Основой такого транзистора является кристалл кремния р- или n-типа проводимости.

Рис. 2.6. МОП-транзистор со встроенным каналом: а – структура транзистора со встроенным каналом n-типа; б – стокозатворная характеристика