рис. 1.85Полевой транзистор является очень широко используемым активным (т. е. способным усиливать сигналы) полупроводниковым прибором. Впервые он был предложен в 1930 г.

Полевыми транзисторами называют активные полупроводниковые приборы, в которых выходным током управляют с помощью электрического поля (в биполярных транзисторах выходной ток управляется входным током). В англоязычной литературе эти транзисторы называют транзисторами типа FET (Field Effect Transistor).

Полевые транзисторы называют также униполярными, так как в процессе протекания электрического тока участвуют только основные носители.

Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим переходом и с изолированным затвором. Для определенности вначале обратимся к так называемому полевому транзистору с управляющим p-n-переходом с каналом p-типа.

Устройство транзистора.

Дадим схематическое изображение структуры полевого транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа. (рис. 1.85) и условное графическое обозначение этого транзистора (рис. 1.86, а). Стрелка указывает направление от слоя p к слою n (как и стрелка в изображении эмиттера биполярного транзистора). В интегральных микросхемах линейные размеры транзисторов могут быть меньше 1 мкм.

рис. 1.86

Удельное сопротивление слоя n (затвора) намного меньше удельного сопротивления слоя p (канала), поэтому область p-n-перехода, обедненная подвижными носителями заряда и имеющая очень большое удельное сопротивление, расположена главным образом в слое р.

Если типы проводимости слоев полупроводника в рассмотренном транзисторе изменить на противоположные, то получим полевой транзистор с управляющим p-n-переходом и каналом n-типа, его условное графическое обозначение представлено на рис. 1.86, б.

Основные физические процессы.

Подадим положительное напряжение между затвором и истоком транзистора с каналом p-типа: uзи > 0. Оно сместит p-n-переход в обратном направлении.

При увеличении обратного напряжения на p-n-переходе он расширяется в основном за счет канала (в силу указанного выше различия в удельных сопротивлениях). Увеличение ширины p-n-перехода уменьшает толщину канала и, следовательно, увеличивает его сопротивление. Это приводит к уменьшению тока между истоком и стоком. Именно это явление позволяет управлять током с помощью напряжения и соответствующего ему электрического поля. Если напряжение uзи достаточно велико и равно напряжению отсечки uзи отс, канал полностью перекрывается областью p-n-перехода.

В рабочем (не аварийном) режиме p-n-переход должен находиться под обратным или нулевым напряжением. Поэтому в рабочем режиме ток затвора примерно равен нулю (iз ~ 0), а ток стока iс примерно равен току истока iи

(iи = iс).

Важно учитывать, что на ширину p-n-перехода и толщину канала прямое влияние может оказывать напряжение между истоком и стоком uис.

Пусть uиз = 0 (между истоком и затвором включена закоротка) и подано положительное напряжение uис (рис. 1.87).

рис. 1.87

Это напряжение через закоротку окажется поданным на промежуток затвор — сток, т. е. окажется, что uиз = uис и что p-n-переход находится под обратным напряжением.

Обратное напряжение в различных областях p-n-перехода различно. В областях вблизи истока это напряжение практически равно нулю, а в областях вблизи стока это напряжение равно величине uис. Поэтому p-n-переход будет шире в тех областях, которые ближе к стоку. Обычно считают, что напряжение в канале от истока к стоку увеличивается линейно.

Можно утверждать, что при uис = uиз отс канал полностью перекроется вблизи стока. При дальнейшем увеличении напряжения uис та область канала, в которой он перекрыт, будет расширяться (рис. 1.88).

рис. 1.88


Рекомендуйте эту статью другим!



Защиты шкафа по IP 1
фев 09, 2014 4203

Защиты шкафа по IP

Степень защиты IP (Ingress Protection Rating) используется для определения защищённости…
дек 19, 2012 6967

Нормы качества электрической энергии, параметры электроэнергии, факторы повышения и снижения

Качество электроэнергии в электрической сети характеризуется показателями качества…
Система заземления TN-C 2
янв 05, 2014 2013

Система заземления TN-C

Зачем каждому человеку знать о том, что представляют собой системы заземления? Все…
Векторная диаграмма токов и напряжений 2
сен 19, 2014 33453

Векторная диаграмма токов и напряжений

Использование векторных диаграмм при анализе, расчете цепей переменного тока делает…
Развитие возобновляемой энергетики в России 1
окт 09, 2013 7357

Развитие возобновляемой энергетики в России

Энергетика — это основа современной цивилизации. Она обеспечивает экономику и население…