Лекция 5. Полевые транзисторы Общие сведения о полевых транзисторах

Лекция 5. Полевые транзисторы

Общие сведения о полевых транзисторах

Идею создания полевых транзисторов, иначе называемых униполярными или канальными, в 1952 г. предложил один из создателей биполярного транзистора (1947 г.) У. Шокли. Главное достоинство этих транзисторов – высокое входное сопротивление.

Полевой транзистор (ПТ) – полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия «перпендикулярного» току электрического поля, создаваемого напряжением на затворе.

Через ПТ под влиянием продольного электрического поля протекает ток, обусловленный движением носителей заряда одного типа. Принцип действия полевых транзисторов основан на протекании основных носителей заряда одного типа проводимости, поэтому такие компоненты ещё называют униполярными.

Затвор (Gate) – вывод транзистора, к которому подводят напряжение от устройства управления. Полевые транзисторы управляются напряжением, а биполярные транзисторы – током. Исток (Source) – вывод, который служит источником носителей заряда в канал транзистора от устройства электропитания. Сток (Drain) – электрод прибора, через который носители заряда выводятся из транзистора. Основные носители заряда от истока к стоку протекают по области, которая называется каналом полевого транзистора. Каналы ПТ могут быть электронного или дырочного типа проводимости. Носители заряда в полевых транзисторах n-типа – электроны, а в приборах p-типа – дырки.

Основные параметры полевых транзисторов: входное сопротивление; внутреннее сопротивление транзистора, также называемое выходным; крутизна стоково-затворной характеристики; напряжение отсечки и др.

Входное сопротивление транзистора – это отношение приращения напряжения затвор-исток и приращению тока затвора.

Внутреннее сопротивление транзистора – это отношение приращения напряжения сток-исток к приращению тока стока при заданном напряжении затвор-исток.

Крутизна стоково-затворной характеристики – это отношение приращения тока стока к приращению напряжения затвор-исток при фиксированном напряжении сток-исток.

Классификация полевых транзисторов

Различают 2 типа полевых транзисторов (FET – Field-Effect-Transistors):

1) полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом (JFET – Junction-FET);

n-канал p-канал

 

2) полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET – Metal-Oxid-Semiconductor-FET).

Встроенный канал индуцированный канал

Каждый из типов ПТ может быть с n-каналом или с p-каналом.

В n-канале носители электрического заряда – электроны проводимости; в p-канале – дырки.

Рис. 5. Классификация полевых транзисторов

5.2. Полевые транзисторы с управляющим переходом(JFET)

Конструкция полевых транзисторов с управляющим переходом

Упрощённая схема конструкции полевого транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа проводимости – на рис. 5.1.   … Рис. 5.1. Конструкция ПТ (FET) с управляющим переходом и каналом p-типа Из рисунка видно, что канал возникает между двумя p-n-переходами. Конструкция компонентов с каналом n-типа не имеет…

Полевые транзисторы со встроенным каналом

Устройство МДП-транзистора (MOSFET) с встроенным каналом

Рис. 5.6. Структура транзистора с встроенным n-каналом Физическое устройство МДП-транзистора с встроенным каналом отличается от типа с индуцированным каналом наличием между…

Режимы работы полевых транзисторов

Динамический режим работы транзистора

Рис. 5.10. Транзистор в динамическом режиме работы Постоянное напряжение питания каскада Uп равно сумме падений напряжений на выводах сток-исток транзистора и на…

Ключевой режим работы транзистора

В идеальном случае, когда транзистор открыт, т.е. в режиме насыщения, его сопротивление межу выводами сток-исток стремится к нулю. Мощность потерь в… В идеале, когда транзистор закрыт (в режиме отсечки), его сопротивление между… Выходит, что в ключевом режиме, в идеальном случае, мощность потерь транзистора равна нулю. На практике, естественно,…