Устройство, схемы включения и принцип действия полевых

транзисторов с р-n затвором

Полевым транзистором (ПТ) называется полупроводниковый прибор, в котором протекание тока обеспечивается за счет дрейфа носителей одной полярности через проводящий канал, сопротивление которого изменяется с помощью электрического поля.

ПТ относится к классу приборов, управляемых напряжением (как электронные лампы).

Различают 3 основных типа полевых транзисторов:

- ПТ с р-n затвором;

- ПТ с изолированным затвором и индуцированным каналом;

- ПТ с изолированным затвором и встроенным каналом.

Каждый из этих 3 типов ПТ может иметь 2 разновидности:

- ПТ с каналом n-типа (или с n-каналом);

- ПТ с каналом р-типа (или с р-каналом).

 

Устройство ПТ с р-п затвором и каналом n-типа

Принцип работы

Для работы ПТ с р-n затвором и каналом n-типа на сток (относительно истока) необходимо подать положительное напряжение (для втягивания элект-ронов из n-канала), а на затвор – отрицательное (для смещения р-n перехода в обратном направлении), чтобы р-n переход имел возможность расширяться.

Изобразим, для удобства, конструкцию ПТ в следующем виде:

 

 

Запишем выражение для ширины (диаметра) канала:

Y = h - 2l , где l =

U_ЗК – напряжение затвор – канал:

N_dК – концентрация донорной примеси в канале;

N_аЗ – концентрация акцепторной примеси в затворе.

В общем случае U_ЗК у И и С различные:

И_ЗК (И) = U_ЗИ , а U_ЗК (C) = U_ЗИ +U_СИ

Будем считать, что U_СИ = 0, тогда U_ЗК (И) = U_ЗК (C) = U_ЗК = U_ЗИ.

Кроме того, на практике U_ЗИ >> j_К и N_аЗ >>N_dК , тогда:

.

Изменяя напряжение U_ЗИ можно управлять шириной (диаметром) канала. При некотором U^*_ЗИ канал полностью перекрывается (Y = 0), а значит ток через него (в случае U_СИ > 0) станет равным нулю (I = 0). Это напряжение называется напряжением отсечки (U₀ ).

Определим выражение для U₀ .

При Y= 0 ® ® U₀ = U^*_ЗИ = .

Преобразим исходное выражение:

где U_ЗИ = 0…U₀

Выводы

1. При U_ЗИ = 0 канал полностью открыт, I_кан = I_макс.

2. При увеличении запирающего напряжения на затворе U_ЗИ р-n переход расширяется в сторону канала (т.к. N_аЗ >>N_dК), а следовательно ширина канала и ток через него уменьшаются.

3. При U_ЗИ = U₀ - канал полностью закрыт; I_кан = 0.

 

Схемы включения ПТ с р-п затвором с общим истоком

 

 

Кроме схемы включения ПТ с общим истоком (ОИ) существуют также схемы включения ПТ с общим затвором ОЗ (общим затвором) и ОС (с общим стоком), но они на практике применяются редко.