Tranzistory s efektem pole

Tranzistory s efektem pole (unipolární) se dělí na tranzistory s řídicím p-n-přechodem (obr. 1) a s izolovaným hradlem. Zařízení tranzistoru s efektem pole s řídicím p-n přechodem je jednodušší než bipolární.

V n-kanálovém tranzistoru jsou hlavními nosiči náboje v kanálu elektrony, které se pohybují podél kanálu od nízkopotenciálního zdroje k vysokopotenciálnímu kolektoru, čímž vytvářejí svodový proud Ic. Mezi hradlem a zdrojem FET je aplikováno zpětné napětí, které blokuje p-n přechod tvořený n-oblastí kanálu a p-oblastí hradla.

V n-kanálovém FETu jsou tedy polarity aplikovaných napětí následující: Usi> 0, Usi≤0. Když se na pn přechod mezi hradlem a kanálem přivede blokovací napětí (viz obr. 2, a), objeví se na hranicích kanálu stejnoměrná vrstva ochuzená o nosiče náboje s vysokým odporem.

Rýže. 1. Struktura (a) a obvod (b) tranzistoru s efektem pole s hradlem ve tvaru p-n přechodu a kanálu typu n; 1,2 — zóny kanálu a portálu; 3,4,5 — závěry zdroje, odtoku, věznice

Rýže. 2. Šířka kanálu v tranzistoru s efektem pole při Usi = 0 (a) a při Usi > 0 (b)

To vede ke zmenšení šířky vodivého kanálu. Při přivedení napětí mezi zdroj a drenáž se ochuzovací vrstva stává nerovnoměrnou (obr. 2, b), zmenšuje se průřez kanálu v blízkosti svodu a také se snižuje vodivost kanálu.

Charakteristiky VAH FET jsou uvedeny na Obr. 3. Zde závislosti sběrného proudu Ic na napětí Usi při konstantním hradlovém napětí Uzi určují výstupní nebo drenážní charakteristiku tranzistoru s efektem pole (obr. 3, a).

Rýže. 3. Výstupní (a) a přenos (b) voltampérové ​​charakteristiky tranzistoru s efektem pole.

V počáteční části charakteristik se odtokový proud zvyšuje s rostoucí Umi. Když se napětí zdroje-odvodu zvýší na Usi = Uzap– [Uzi], kanál se překrývá a další nárůst proudu Ic se zastaví (oblast nasycení).

Záporné napětí Uzi mezi hradlem a zdrojem má za následek nižší hodnoty napětí Uc a proudu Ic tam, kde se kanál překrývá.

Další zvýšení napětí Usi vede k poruše p — n přechodu mezi hradlem a kanálem a vyřadí z provozu tranzistor. Z výstupních charakteristik lze sestrojit přenosovou charakteristiku Ic = f (Uz) (obr. 3, b).

V sekci saturace je prakticky nezávislý na napětí Usi. Ukazuje, že při nepřítomnosti vstupního napětí (gate - drain) má kanál určitou vodivost a protéká proud nazývaný počáteční sběrný proud Ic0.

Pro efektivní "uzamčení" kanálu je nutné přivést na vstup přerušovací napětí Uotc.Vstupní charakteristika FET — závislost vypouštěcího proudu I3 na hradle — zdrojovém napětí — se obvykle nepoužívá, protože při Uzi < 0 je p-n přechod mezi hradlem a kanálem uzavřen a proud hradla je velmi malý (I3 = 10-8 … 10-9 A), takže v mnoha případech může být zanedbatelný.

Jako v tomto případě bipolární tranzistory, pole mají tři spínací obvody: se společným hradlem, odtokem a zdrojem (obr. 4). Přenosová charakteristika I-V tranzistoru s efektem pole s řídicím p-n přechodem je na Obr. 3, b.

Rýže. 4. Schéma spínání tranzistoru se společným zdrojem polem s řídicím p-n-přechodem

Hlavními výhodami tranzistorů s efektem pole s řídicím p-n-přechodem oproti bipolárním je vysoká vstupní impedance, nízký šum, snadná výroba, nízký úbytek napětí v plně otevřeném kanálu. potřeba pracovat v negativních oblastech charakteristiky I — V, což schéma komplikuje.

Doktor technických věd, profesor L.A. Potapov