Tranzistory s efektom poľa

Tranzistory s efektom poľa (unipolárne) sa delia na tranzistory s riadiacim p-n-prechodom (obr. 1) a s izolovaným hradlom. Zariadenie tranzistora s efektom poľa s riadiacim p-n prechodom je jednoduchšie ako bipolárne.

V n-kanálovom tranzistore sú hlavnými nosičmi náboja v kanáli elektróny, ktoré sa pohybujú pozdĺž kanála od nízkopotenciálneho zdroja k vysokopotenciálovému odtoku, čím vytvárajú odtokový prúd Ic. Medzi hradlom a zdrojom FET sa aplikuje spätné napätie, ktoré blokuje p-n prechod vytvorený n-oblasťou kanála a p-oblasťou hradla.

V n-kanálovom FET sú teda polarity aplikovaných napätí nasledovné: Usi> 0, Usi≤0. Keď sa na pn prechod medzi hradlom a kanálom privedie blokovacie napätie (pozri obr. 2, a), na hraniciach kanála sa objaví rovnomerná vrstva ochudobnená o nosiče náboja s vysokým odporom.

Ryža. 1. Štruktúra (a) a obvod (b) tranzistora s efektom poľa s hradlom vo forme p-n prechodu a kanála typu n; 1,2 — kanálové a portálové zóny; 3,4,5 — závery zdroja, odtoku, väznice

Ryža. 2. Šírka kanála v tranzistore s efektom poľa pri Usi = 0 (a) a pri Usi > 0 (b)

To vedie k zmenšeniu šírky vodivého kanála. Pri privedení napätia medzi zdroj a odtok sa vrstva vyčerpania stáva nerovnomernou (obr. 2, b), zmenšuje sa prierez kanála v blízkosti odtoku a tiež sa znižuje vodivosť kanála.

Charakteristiky VAH FET sú znázornené na obr. 3. Závislosti odberového prúdu Ic od napätia Usi pri konštantnom hradlovom napätí Uzi určujú výstupnú alebo odvodnú charakteristiku tranzistora s efektom poľa (obr. 3, a).

Ryža. 3. Výstupné (a) a prenosové (b) voltampérové ​​charakteristiky tranzistora s efektom poľa.

V počiatočnej časti charakteristík sa odtokový prúd zvyšuje so zvyšujúcim sa Umi. Keď sa napätie zdroja-odvodu zvýši na Usi = Uzap– [Uzi], kanál sa prekrýva a ďalšie zvyšovanie prúdu Ic sa zastaví (oblasť nasýtenia).

Záporné napätie medzi hradlom a zdrojom Uzi má za následok nižšie hodnoty napätia Uc a prúdu Ic tam, kde sa kanál prekrýva.

Ďalšie zvýšenie napätia Usi vedie k poruche p - n prechodu medzi bránou a kanálom a vyradí tranzistor. Z výstupných charakteristík možno zostrojiť prenosovú charakteristiku Ic = f (Uz) (obr. 3, b).

V sekcii saturácie je prakticky nezávislý od napätia Usi. Ukazuje, že pri absencii vstupného napätia (gate - drain) má kanál určitú vodivosť a preteká ním prúd nazývaný počiatočný odtokový prúd Ic0.

Aby bolo možné kanál efektívne "uzamknúť", je potrebné na vstup priviesť prerušovacie napätie Uotc.Vstupná charakteristika FET — závislosť odtokového prúdu brány I3 od hradla — zdrojového napätia — sa zvyčajne nepoužíva, pretože pri Uzi < 0 je p-n prechod medzi bránou a kanálom uzavretý a prúd hradla je veľmi malý (I3 = 10-8 … 10-9 A), takže v mnohých prípadoch môže byť zanedbaný.

Ako v tomto prípade bipolárne tranzistory, polia majú tri spínacie obvody: so spoločným hradlom, odtokom a zdrojom (obr. 4). Prenosová charakteristika I-V tranzistora riadeného poľom s riadiacim p-n prechodom je na obr. 3, b.

Ryža. 4. Schéma spínania tranzistora s riadeným poľom so spoločným zdrojom s riadiacim p-n-prechodom

Hlavnými výhodami tranzistorov s efektom poľa s riadiacim p-n-prechodom oproti bipolárnym je vysoká vstupná impedancia, nízky šum, jednoduchosť výroby, nízky úbytok napätia v plne otvorenom kanáli. potreba pracovať v negatívnych oblastiach charakteristiky I — V, čo komplikuje schému.

Doktor technických vied, profesor L.A. Potapov