Униполярные полевые транзисторы

Униполярные (полевые) транзисторы

3.3.1. Определение 3.3.2 Оcновные отличия полевых транзисторов от биполярных 3.3.3.. Назначение

Униполярные (полевые) транзисторы

Определение

Данный тип транзисторов называется так потому, что ток в канале проводимости (канальные транзисторы!) создается с помощью носителей заряда только одного знака (одной полярности): только дырок или только электронов. В первом случае – p-канал, а во втором – n-канал. Причем, ток в канале проводимости регулируется электрическим полем, тоесть практически без затрат мощности управляющего сигнала.

 

 

Основные отличия полевых транзисторов от биполярных

  Rвх ≈ (106 ÷1014) Ом (3.1)

Назначение

Благодаря своим особенностям униполярные транзисторы нашли свое применение в качестве:

1. Аналоговых переключателей и усилителей со сверхвысоким входным сопротивлением;

2. В качестве резисторов, управляемых напряжением, и источников тока;

3. Для создания БИС и СБИС (особенно CMOS памяти и ОЗУ);

4. Для создания ИМС приборов с зарядовой связью (ПЗС).

 

Классификация и краткая характеристика различных типов транзисторов

Существуют две большие группы полевых транзисторов в зависимости от способа изоляции затвора от канала. Известны два основных способа изоляции затвора:

1. Запертыми p-n переходами;

2. Слоем диэлектрика (МДП-транзисторы: металл-диэлектрик-полупроводник).

 

В зависимости от способа изоляции затвора (СИЗ), технологии создания канала проводимости (ТКП) и типа используемых носителей (ТН) заряда (n или p) различают шесть типов полевых транзисторов (FET).

Их классификация и УГО представлены на рисунке 3.1.

 

 

 

___СИЗ

 

___ТКП

	С индуцированным каналом		Со встроенным каналом

 

 

___ ТН

 

	n-канальные		p-канальные		n-канальные		p-канальные		n-канальные		p-канальные

 

J₃ ≈ (1пА – 1нА), R_вх = (10¹⁰ - 10¹⁵) Ом, J₃ в 10³ раз меньше, R_вх = (10¹³ ÷ 10¹⁵) Ом

 

 

Рисунок 3.1. Классификация и УГО полевых транзисторов

Устройство и основные характеристики JFET транзисторов

Полевые транзисторы с управляющими p-n переходами (JFET – Junction Field Effect Transistor), в которых изоляция канала от источника управляющего…  

Устройство и основные характеристики MOS FET транзисторов

В свою очередь у МДП-транзисторов существует две разновидности: со встроенным (созданным технологически) каналом с индуцированным (внешним полем) каналом. В МДП-транзисторах часто используются для изоляции затвора двуокись кремния – SiO2, поэтому такие транзисторы…

Основные схемы включения

Схема с общим истоком

 

Соответствует схеме с общим эмиттером биполярного транзистора. Различие состоит в том, что диод «Канал - Затвор» включен в запирающем направлении. Входной ток при этом практически равен нулю, а входное сопротивление велико.

 

 

Рис. 5.1. Схема с общим истоком

 

В соответствии с эквивалентной схемой приведенной на рисунке 3.8.:

· Коэффициент усиления по напряжению

 

K_u = -S*(R_c || r_cu).

При R_c >> r_cu максимальная величина K_u составляет:

K_u = -S* r_cu ≈ -μ

· Входное сопротивление

 

R_вх= r_зи ≈ ∞

 

· Входное сопротивление

·

R_вых=R_c || r_си.

 

Схема с общим затвором

Как правило, для полевых транзисторов схемы с общим затвором почти не применяются, так как при этом включении не используются свойства высокоомности цепи «Затвор - Исток».

 

 

Схема с общим стоком (Истоковый повторитель)

Обладает значительно большим входным сопротивлением, чем схема с общим истоком. В большинстве случаев, однако, это не имеет особого значения, поскольку оно достаточно велико и для схем с общим истоком. Преимуществом такой схемы является то, что она существенно уменьшает входную емкость.

 

Рис. 5.2. Схема с общим стоком.

 

В отличие от эмиттерного повторителя выходное сопротивление истокового повторителя не зависит от внутреннего сопротивления R_i источника сигнала.

· Коэффициент усиления по напряжению

 

 

· Входное сопротивление

 

 

· Выходное сопротивление

 

.