Иногда рассматривается коэффициент обратной связи по напряжению

Величина h₁₂ » 2×10^-3-2×10^-4 из-за малости часто не принимается во внимание.

параметры биполярных транзисторов зависят от температуры окружающей среды.

Выделяют три области работы транзистора (рис. 85, б). При работе транзистора как усилителя эмиттерный переход открыт, а коллекторный закрыт. Это – активная область работы, в которой транзистор можно считать линейным активным элементом. Область, в которой оба перехода смещены в обратном направлении, называют областью отсечки. Область, в которой оба перехода смещены в проводящем направлении, называют областью насыщения.

2.2.4.Полевые транзисторы

Полевым называют транзистор, управляемый электрическим полем, или транзистор с управляемым каналом для тока.

В отличие от биполярных полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление и поэтому требуют очень малых мощностей для управления.

Ток в полевом транзисторе создается носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), вследствие чего эти транзисторы часто называют униполярными.

Носители заряда в полевом транзисторе являются основными для активной области и его параметры не зависят от времени жизни неосновных носителей (как у биполярных транзисторов). Это и определяет высокие частотные свойства и меньшую зависимость от температуры.

Изготавливают полевые транзисторы из кремния. В зависимости от электропроводности исходного материала различают транзисторы с p - и n - каналом.

Каналом считают центральную область транзистора. Электрод, из которого в канал поступают основные носители заряда, называют истоком (И), а электрод, через который основные носители уходят из канала, – стоком (С). Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором (З).

Полевые транзисторы подразделяются на два основных типа: с затвором в виде p-n-перехода и с изолированным затвором.

Структурная схема; схема включения и схемное изображение полевого транзистора с затвором в виде p-n-перехода показаны на рис. 86.

Полевой транзистор представляет собой пластину, например, n-типа, на верхней и нижней гранях которой создаются области с проводимостью противоположного типа, например, p-типа. Эти области электрически связаны, образуя единый электрод-затвор. Область с n-проводимостью, расположенная между p-областями; образует токовый канал. На торцевые поверхности пластины наносят контакты, образующие два других электрода И иС, к которым подключается источник питания U_с и при необходимости сопротивление нагрузки. Между каналом и затвором создаются дваp-n-перехода. Ток протекает от истока к стоку по каналу, сечение которого зависит от затвора.

 

 

При увеличении отрицательного потенциала на затворе p-n-переходы запираются и расширяются практически за счет канала, сечение канала, а, следовательно, и его проводимость, уменьшаются, ток через канал падает, рис. 87, а. При некотором U_з = U_зо, называемом напряжением отсечки, области p-n-переходов смыкаются по всей длине канала, сток и исток оказываются изолированными друг от друга, ток I_с равен нулю.

Если при U_з = constувеличивать U_с, то ток через канал (I_с) возрастет рис. 87, б. При этом увеличивается падение напряжения на канале, которое способствует увеличению обратного напряжения на p-n-переходах, вызывая тем самым сужение канала. При некотором U_с = U_нас, называемом напряжением насыщения, канал настолько сужается, что дальнейшее увеличение U_с не увеличивает I_с.

Полевые транзисторы с изолированным затвором или МДП-транзисторы находят более широкое применение, так как имеют более простую конструкцию и обладают лучшими электрическими свойствами.

 

У МДП-транзисторов (металл – диэлектрик – полупроводник) между полупроводниковым каналом и металлическим затвором расположен изолирующий слой диэлектрика.

Принцип работы МДП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника под воздействием поперечного электрического поля. Они управляются напряжением и имеют чрезвычайно большое входное сопротивление и в отличие от полевых транзисторов с затвором в виде p-n-перехода сохраняют его большим независимо от величины и полярности входного напряжения. Применяются две конструкции МДП-транзисторов: со встроенным каналом и с индуцированным каналом.

У МДП-транзисторов со встроенным каналом в полупроводниковой пластине (подложке), например, n-типа, в процессе изготовления в приповерхностном слое создаются области, например p-типа, образующие электроды стока и истока (рис. 88, а). Перемычка между С и И с проводимостью p-типа является каналом для протекания тока стока I_с даже при отсутствии управляющего напряжения U_з = 0 на затворе.

	рис. 88. МДП-транзистор со встроенным каналом: а) структурная схема; б) передаточная характеристика; в) схемное изображение

 

При подаче положительного напряжения на затвор электрическое поле выталкивает основные носители (дырки) из канала, его сопротивление растет, а I_с падает.

Такой режим носит название “режима обеднения”. При отрицательном напряжении на затворе электрическое поле притягивает дырки из подложки, они скапливаются в области канала, сопротивление канала уменьшается, I_с растет (“режим обогащения”). Передаточная характеристика МДП-транзистора показана на рис. 88, б. Его стоковые характеристики I_с = f(U_с) при U_з = const по виду аналогичны характеристикам транзистора с затвором p-n-типа (рис. 87, б). Схемные изображения МДП-транзисторов со встроенным каналом n-типа и p-типов представлены на рис. 88, в.

У МДП-транзисторов с индуцированным каналом последний заранее не создается, и в транзисторах, использующих пластину с проводимостью, например, n-типа, при U_з > 0 и U_з = 0 ток I_с = 0 (рис. 89, а, б).

 

Образование канала в таких приборах происходит при подаче на затвор только отрицательного напряжения (U_з < 0). Тогда в результате вытеснения из поверхностного слоя электронов и подтягивания дырок из n-пластины происходит образование между стоком и истоком инверсного слоя полупроводника с проводимостью, аналогичной проводимости С и И, в данном случае p-типа, и, чем более отрицательным будет напряжение на затворе, тем больший I_с будет в канале. Передаточная характеристика такого транзистора показана на рис. 89, б. Стоковые характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом аналогичны характеристикам транзистора с затвором в виде p-n-перехода (рис. 87, б). Схемные изображения МДП-транзисторов с индуцированным каналом n- и p-типов представлены на рис. 89, в.

Основные характеристики полевых транзисторов:

- крутизна характеристики передачи

 

S = dI_с / dU_з при U_с = const;

- дифференциальное сопротивление стока (канала) на участке насыщения

R_вых = dU_с / dI_с при U_з = const.

Полевые транзисторы используются в усилителях, а также находят применение в качестве сенсорных датчиков, в устройствах для обнаружения скрытой проводки.