Тема 1.5 Полевые транзисторы

Полевой транзистор - полупроводниковый прибор, усилительное свойство которого обусловлено потоком основных носителей, протекающим через проводящий канал и управляемый электрическим полем.

Действие полевого транзистора обусловлено движением носителей заряда одной полярности. Полевой транзистор состоит из полупроводникового токопроводящего канала с двумя выводами и управляющего электрода, электрическое поле которого управляет величиной тока в канале. Протекающий ток зависит от величины проводимости канала. Проводимость полупроводникового канала зависит от концентрации носителей заряда в нем, их подвижности, а также его геометрических размеров: длины и поперечного сечения. Изменяя любую из этих величин, можно изменить величину тока, протекающего через канал.

Полевые транзисторы различаются:

1) регулируемым параметром проводимости канала;

2) типом канала - поверхностным или объемным;

3) способом изоляции управляющего электрода от канала.

Существует два основных типа полевых транзисторов: полевые транзисторы с управляющим р-п переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором. Любой полевой транзистор имеет три вывода:

Исток - электрод, от которого начинают свое движение носители заряда в канале;

Сток - электрод, к которому стекают носители заряда канала;

Затвор - управляющий электрод, электрическим полем которого управляют величиной тока в канале.

Ток, протекающий через канал, называется током стока I_c. Между стоком и истоком транзистора подключается источник напряжения, которым тоже можно изменять стоковый ток. Таким образом, стоковый ток полевого транзистора зависит от двух напряжений: напряжения затвор-исток U_зи и напряжения сток-исток U_си. Затвор - тоже полупроводник с противоположным каналу типом проводимости, технологически соединенный с каналом. Р-п переход между каналом и затвором получается обратно направленным за счет подключения к нему источника постоянного напряжения. При изменении величины обратного напряжения, подаваемого от источника на р-п переход, изменяется ширина запирающего слоя, а следовательно, и сечение канала, т.е. изменением напряжения на управляющем электроде изменяют ток стока.

Различают два семейства статических характеристик полевых транзисторов.

Стоковой (выходной) характеристикой называется зависимость тока стока от напряжения сток-исток при постоянном напряжении сток-исток:

I_с=f(U_си)

U_зи=const

Стоко-затворной (управляющей) характеристикой называется зависимость тока стока от напряжения затвор-исток при постоянном напряжении сток-исток:

I_с=f(U_зи)

U_си=const

Следует разобраться в ходе этих характеристик.

Полевые транзисторы характеризуются следующими основными параметрами:

S - крутизной характеристики полевого транзистора;

R_i - внутренним сопротивлением сток-исток;

μ- коэффициентом усиления.

Полевой транзистор с изолированным затвором - это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала диэлектрика. Их называют также МДП-транзисторами. Это означает, что металлический затвор отделен от полупроводникового канала слоем диэлектрика.

Если в качестве диэлектрика используется окись кремния, то транзисторы называются МОП-транзисторами.

Существует две разновидности транзисторов с изолированным затвором: полевые транзисторы с встроенным каналом и с индуцированным.

В обоих этих типах используются поверхностные каналы. Управление величиной тока в них осуществляется изменением удельной проводимости канала (концентрацией основных носителей в нем с помощью электрического поля затвора.

Надо разобраться в структуре транзистора с встроенным каналом. Важным свойством таких транзисторов является возможность работы с любой полярностью напряжения затвор-исток U_зи. Работа транзистора при такой полярности напряжения U_зи, при которой во встроенный канал притягиваются дополнительно основные носители из подложки, называется работой в режиме обогащения. В режиме обеднения полярность U_зи такова, что поле затвора выталкивает из канала часть основных носителей, уменьшая тем самым его проводимость.

Стоковые характеристики такого транзистора по виду аналогичны стоковым характеристикам транзистора с управляющим р-п переходом, отличаясь от них разными полярностями напряжения U_зи.

Стоко-затворные характеристики отличаются от рассмотренных выше своим видом.

Следует обратить внимание на параметр, характеризующий уже рассмотренные типы транзисторов - напряжение отсечки полевого транзистора U_зи.отс.

В полевом транзисторе с индуцированным каналом проводящий канал между стоком и истоком появляется только при определенной полярности и определенной величине напряжения затвор-исток, которое называют пороговым напряжением U_зи.пор. Следует разобраться в структуре таких транзисторов и понять, почему они могут работать только при U_зи, имеющем полярность, обогащающую канал основными носителями.

Дата добавления: 2015-06-27