§4. Полевые транзисторы.
§4.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом.
У
стройство
и включение полевого транзистора с
p-n-переходом,
а также его схематическое изображение
показано на рис. 20. пластинка из
полупроводника, например, n-типа,
имеет на концах электроды, с помощью
которых она включена в выходную цепь,
которая питается от источника
и в нее включено сопротивление
.
Входная цепь транзистора образована с
помощью третьего электрода
-типа.
Источник питания
на
-n-переходе
создает обратное напряжение. При
изменении входного напряжения, являющегося
обратным напряжением, изменяется толщина
запирающего (обедненного) слоя
-n-перехода,
показанного на рис 20 штриховкой. При
этом меняется поперечное сечение
области, через которую проходит ток
основных носителей заряда. Эта область
называется каналом.
Э
лектрод,
от которого в канал втекают основные
носители заряда, называют истоком (И).
Электрод, к которому проходят носители,
называется стоком (С). сток и исток –
сильно легированные
- области.
Управляющий электрод, предназначенный для регулирования поперечного сечения канала, называется затвором (З). Длину канала делают очень малой (единицы микрометров), а ширину – в сотни и тысячи раз больше длины.
Если
увеличивать
,
то запирающий слой
-n-перехода
становится толще и поперечное сечение
канала уменьшается, его сопротивление
возрастает и ток стока
уменьшается. Таким образом, меняя
можно в широких пределах изменять ток
стока.
Ток
стока зависит от напряжений на затворе
и стоке:
.
Поэтому полевые транзисторы характеризуются
двумя семействами ВАХ:
.
При
- семейство стокозатворных, или проходных,
характеристик (рис 21а);
при
- семейство стоковых или выходных
характеристик (рис 21б).
Рассмотрим
передаточную характеристику (рис 21а).
Ток стока максимален при
,
когда ширина проводящего канала
максимальна. При подаче обратного
напряжения (
)
ширина
-n-перехода
увеличивается, ширина канала уменьшается.
В результате сопротивление канала
увеличивается, а протекающий через него
ток
уменьшается. Когда
достигает величины напряжения отсечки
,
канал полностью перекрывается и
.
Воздействие
управляющего напряжения
может приводить только к уменьшению
ширины канала. Такой режим работы
полевого транзистора называется режимом
обеднения.
Семейство
выходных ВАХ полевого транзистора
показано на рис 21б. На начальном участке
зависимость
почти линейна, ее наклон определяется
проводимостью канала при данном
.
Затем нарастание
замедляется, и почти совсем прекращается.
Это объясняется тем, что, с одной стороны,
с повышением
ток стока
должен увеличиваться, но т. к. с другой
стороны одновременно происходит
повышение обратного напряжения на
-n-переходе,
запирающий слой расширяется, канал
сужается, его сопротивление возрастает
и за счет этого ток должен уменьшаться.
Таким образом происходят два
взаимнопротивоположных влияния на ток,
который в результате остается почти
постоянным.
При подаче более отрицательного напряжения на затвор ток уменьшается и характеристика проходит ниже.
На практике рабочей областью полевого транзистора является пологий участок характеристики, который часто называют пентодной областью из-за сходства с аналогичными характеристиками пентода.
Основные преимущества полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом перед биполярными транзисторами являются высокое входное сопротивление, малые шумы, простота изготовления.