1.7 Полевые транзисторы
Полевым транзистором (ПТ) называют электро-преобразовательный прибор, в котором ток канала управляется электрическим полем, возникающим при приложении напряжения между затвором и истоком, и который предназначен для усиления электрических колебаний. Полевые транзисторы называют еще униполярными, т. к. принцип действия их основан на использовании носителей заряда только одного знака.
Классификация и условное обозначение полевых транзисторов
Полевые транзисторы подразделяются на n-канальные и р-канальные; каждый тип транзистора в свою очередь бывает с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором (МДП-транзисторы или МОП-транзисторы) (рисунок 1.39). МДП (МОП)-транзисторы делятся на транзисторы со встроенным каналом и с индуцированным каналом.
и
и
и
и
и
и
з
з
з
з
з
з
с
с
с
с
с
с
с
индуцированным каналом
со
встроенным каналом
с
изолированным затвором (мдп, моп)
с
управляющим p-n-переходом
с
p-каналом
с
n-каналом
ПТ
Рисунок 1.39 – Классификация и условное обозначение полевых транзисторов
Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом
Конструкция
Рассмотрим транзистор с управляющим p-n-переходом, n-канальный. Конструктивно такой транзистор представляет собой пластинку полупроводника n-типа с двумя p-n-переходами и тремя выводами (рисунок 1.40). Электрод, от которого начинают движение носители заряда, называется истоком (И), а электрод, к которому они движутся – стоком (С).
Оба p-слоя электрически связаны между собой и имеют общий электрод, называемый затвором (З). Между p-n-переходами располагается канал, в данном случае n- типа. Управляющее (или входное) напряжение подается между З и И. Uзи является обратным для обоих p-n-переходов. В выходную цепь, в которую входит канал транзистора, подключается напряжение Ucи положительно полюсом к стоку.
Uси
Uзи
p
n
з
и
с
канал
p-n-переход
p
Рисунок 1.40 – Конструкция транзистора с управляющим p-n-переходом
Принцип работы
Принцип работы сводится к тому, что при изменении Uзи изменяется ширина p-n-переходов, которые представляют собой участки полупроводника, обедненные носителями заряда. Т. к. p-слой имеет большую концентрацию примесей, чем n-слой, то изменение ширины переходов происходит в основном за счет более высокоомного n-слоя (эффект модуляции ширины базы). Тем самым изменяется сечение токопроводящего канала и его проводимость, т. е. выходной ток Ic (рисунок 1.41).
с
з
и
Рисунок 1.41 – К пояснению принципа работы
Особенностью полевого транзистора является то, что на проводимость канала оказывает влияние как управляющее напряжение Uзи, так и напряжение Ucи.
При Ucи > 0 через канал протекает Ic, в результате чего создается падение напряжения, возрастающее в направлении стока. Потенциалы точек канала n-типа будут неодинаковы по его длине, возрастая в направлении стока от 0 до Ucи. Повышение Ucи вызывает дальнейшее увеличение падения напряжения в канале и уменьшение его сечения, т. е. проводимости. При некотором Uси происходит смыкание границ p-n-переходов и сопротивление канала становится высоким.