- 8 –

Лекции «Електроніка та мікропроцесорна техніка» (Rus), ч. 1 Лекция 1 – ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Лекция 3

3. Полевые транзисторы

Полевыми транзисторами называются полупроводниковые элементы, которые

в отличие от обычных биполярных транзисторов управляются электрическим полем,

т.е. практически без затраты мощности управляющего сигнала.

3.1. Классификация

Различают шесть различных типов полевых транзисторов (FET). Их условные

обозначения в электрических схемах представлены на рис. 3.1. Управляющим

электродом транзистора является затвор G. Он позволяет управлять значением

Рис 3.1. Схемные обозначения полевых транзисторов

сопротивления между стоком D и истоком S. Управляющим напряжением является на-

напряжение U_GS. Большинство полевых транзисторов являются симметричными, т. е. их

свойства не изменяются, если электроды D и S поменять местами. В транзисторах

с управляющим переходом затвор отделен от канала DS n-р- или р-n-переходом.

При правильной полярности напряжения U_GS диод, образуемый переходом затвор—

канал, запирается и изолирует затвор от канала; при противоположной полярности

он отпирается. У полевых транзисторов с изолированным затвором, или МОП-

транзисторов, затвор отделен от канала DS тонким слоем SiO₂. При таком исполнении транзистора ток через затвор не будет протекать при любой полярности напряжения на затворе. Реальные токи затворов полевых транзисторов с управляющим переходом составляют от 1 пА до 1 нА, а для МОП-транзисторов они в среднем меньше в 10³ раз. Входные сопротивления для транзисторов с управляющим переходом составляют от 10¹⁰ до 10¹³ Ом, а для МОП-транзисторов - от 10¹³ до 10¹⁵ Ом.

Аналогично делению биполярных транзисторов на р-n-р- и n-р-n-транзисторы

полевые транзисторы делятся на р-канальные и n-канальные. У n-канальных полевых транзисторов ток канала становится тем меньше, чем сильнее падает потенциал

затвора. У р-канальных полевых транзисторов наблюдается обратное явление. Ниже в основном будут рассматриваться n-канальные транзисторы, а р-канальные —

лишь в тех случаях, когда на это будут особые причины. Замена n-канальных транзисторов на р-канальные возможна, если поменять знак напряжения питания, а так-

также соответственно изменить полярность включения используемых в схеме диодов

и электролитических конденсаторов.

Через полевые транзисторы с управляющим переходом при напряжении

U_GS = 0 протекает наибольший ток стока. Такие транзисторы называют нормально

открытыми. Аналогичные свойства имеют МОП-транзисторы обедненного типа. Наоборот, МОП-транзисторы обогащенного типа запираются при величинах U_GS, близ-

близких к нулю. Их называют нормально закрытыми. Ток стока протекает через

n-канальные МОП-транзисторы обогащенного типа тогда, когда U_GS превышает некоторое положительное значение. Существуют также МОП-транзисторы, промежуточные

между транзисторами обедненного и обогащенного типа, в том числе и такие, через,

которые при U_GS = 0 протекает некоторый средний ток канала.

У n-канальных полевых транзисторов к выводу истока необходимо приложить

более отрицательный потенциал, чем к вывыводу стока. В симметричном n-канальном

транзисторе любой из выводов канала, к которому подведен более низкий потенциал, может служить в качестве вывода истока.

В МОП-транзисторах часто делают четвертый вывод от так называемой подложки. Этот электрод, как и затвор, также может выполнять управляющие функции, но он отделен от канала только р-n-переходом. Управляющие свойства подложки

обычно не используют, а ее вывод соединяют с выводом истока. Если же требуется

два управляющих электрода, то используют так называемые МОП-тетроды или

двухзатворные МОП-транзисторы, имеющие два равноценных затвора.