Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющим p-n переходом

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.

· Вывод полевого транзистора, от которого истекают основные носители зарядов, называется истоком.

· Вывод полевого транзистора, к которому стекают основные носители зарядов, называется стоком.

· Вывод полевого транзистора, к которому прикладывается управляющее напряжение, создающее поперечное электрическое поле называется затвором.

· Участок полупроводника, по которому движутся основные носители зарядов, между p-n переходом, называется каналом полевого транзистора.

Поэтому полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с каналом p-типа или n-типа.

Условное графическое изображение (УГО) полевого транзистора с каналом n-типа изображено на рисунке

а) б)

Рис. 1.22 Конструкция и УГО полевого транзистора:

а) – с каналом n-типа,

б) – с каналом p-типа

Принцип действия рассмотрим на примере транзистора с каналом n-типа.

На затвор всегда подаётся такое напряжение, чтобы переходы закрывались. Напряжение между стоком и истоком создаёт продольное электрическое поле, за счёт которого через канал движутся основные носители зарядов, создавая ток стока.

1) При отсутствии напряжения на затворе p-n переходы закрыты собственным внутренним полем, ширина их минимальна, а ширина канала максимальна и ток стока будет максимальным.

2) При увеличении запирающего напряжения на затворе ширина p-n переходов увеличивается, а ширина канала и ток стока уменьшаются.

3) При достаточно больших напряжениях на затворе ширина p-n переходов может увеличиться настолько, что они сольются, ток стока станет равным нулю.

Напряжение на затворе, при котором ток стока равен нулю, называется напряжением отсечки.

Вывод: 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 p-n переходами работают только в режиме обеднения канала.

Входное сопротивление полевого транзистора составляет единицы, десятки мегом.

Внешней характеристикой полевого транзистора для схемы с общим истоком является зависимость тока стока от напряжения затвор-исток

I_C = f(U_C_И), При U_ЗИ = const. (1.17)

Рис. 1.23 Внешние характеристики полевого транзистора

На внешних характеристиках можно выделить две области:

I – транзистор ведет себя как управляемое напряжением затвор-исток сопротивление;

I I – транзистор ведет себя как управляемый напряжением затвор-исток источник тока.

Для области I I часто используют переходную характеристику, зависимость тока стока от напряжения затвор-исток I_C = f(U_ЗИ). Для транзистора с каналом n-типа переходная характеристика имеет видъ