Транзистори за полеви ефекти

Полеви (еднополюсни) транзистори се разделят на транзистори с контролна р-n-връзка (Фигура 1) и с изолирана порта. Устройството на транзистора с полево въздействие с контролно съединение р-n е по-проста от биполярно.

В n-канален транзистор основните носители на заряд в канала са електрони, които се движат по канала от източника с нисък потенциал до дренажа с по-голям потенциал, образувайки източващ ток Ic. Използва се обратно напрежение между портата и източника на транзистора на полевия ефект, блокирайки връзката p-n, образувана от канала n-регион и областта на п-портата.

По този начин, в транзистор с полеви ефекти с n-канал на поляритет на приложените напрежения, следното:>0, Uz≤0. Когато на п-н съединението между портата и канала е приложено блокиращо напрежение (виж фиг.2а), на границите на канала се появява еднороден слой, изчерпан от носители на заряд, и притежава най-високо специфично съпротивление.

Фиг. 1. Структурата (а) и схемата (b) на транзистора с полево въздействие с порта във формата на р-n съединение и n-канална 1,2-канална област и порта-3,4,5-източник,

Фиг. 2. Ширината на канала в транзистора с полеви ефекти с Uc = 0 (a) и с Uc >0 (б)

Това води до намаляване на ширината на проводящия канал. Когато напрежението се прилага между източника и дренажа, изчерпаният слой става неравен (Фигура 2b), напречното сечение на канала близо до дренажа се минимизира и проводимостта на канала също е миниатюризирана.

Характеристиката на токово напрежение на транзистора с полеви ефекти е показана на фиг. 3. Тук зависимостта на изтичащия ток Ic от напрежението Uci, с постоянно напрежение през портата, определя изхода или изтичането, свойствата на транзистора с полеви ефекти (Фигура 3а).

Фиг. 3. Изход (а) и трансфер (б) характеристиките на токово напрежение на транзистора на полевия ефект.

В началната част на характеристиките дренажният ток се увеличава с увеличаване на Uci. Когато напрежението на източника на изтичане се покачи до Uc = Usap- [UiZi], каналът се припокрива и предстоящото увеличение на ток Ic престава (точка на насищане).

Отрицателното напрежение UiS между портата и източника води до най-ниските стойности на напрежението Uc и тока Ic, при който каналът се припокрива.

Предстоящото увеличение на напрежението Uci води до разпадане на п-n съединение между портата и канала и извежда транзистора. На изходните линии може да се конструира трансферна линия Ic = f (UiS) (фиг.3, Ь).

В областта на насищане, той всъщност не зависи от напрежението Uci. Това показва, че при липса на входно напрежение (изтичане на порта) каналът има определена проводимост и преминава през ток, наречен първоначален източващ ток Ic0.

За да "заключите" канала, трябва да прикачите изключващото напрежение Uot към входа. Входната линия на транзистора на полевия ефект - зависимостта на изтичащия ток на вратата I3 от напрежението на портата - обикновено не се използва, защото с UZI<0 p-n-преходът между портата и канала е затворен и токът на порта е много малък (I3 = 10-8 ... 10-9 A), поради което в почти всички случаи той може да бъде пренебрегнат.

Както в случая на биполярни транзистори, полето има три комутационни вериги: с обща врата, източване и източник (Фигура 4). Характеристиката на трансферно токово напрежение на транзистор с полево въздействие с контролна връзка n-n е показана на фиг. 3, b.

Фиг. 4. Схема за превключване на общ транзистор с полезен ефект с контролен п-n възел

Основните предимства на транзисторите с полево действие с контролна п-n-възел пред биполярни са най-високият импеданс на входа, малък шум, простота на производство, ниско напрежение в отворен 100% канал. Но транзисторите с полеви въздействия имат такъв недостатък като необходимостта да работят в отрицателни области на IVC, което усложнява веригата.

доктор по технически науки, доктор Л. Потапов

Училище за електротехник