Τρανζίστορ εφέ πεδίου

Τα τρανζίστορ πεδίου (μονοπολικά) χωρίζονται σε τρανζίστορ με έλεγχο p-n-junction (Εικ. 1) και με απομονωμένη πύλη. Η συσκευή ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με σύνδεση ελέγχου p-n είναι απλούστερη από ένα διπολικό.

Σε ένα τρανζίστορ n καναλιών, οι κύριοι φορείς φορτίου στο κανάλι είναι ηλεκτρόνια που κινούνται κατά μήκος του καναλιού από μια πηγή χαμηλού δυναμικού σε μια αποστράγγιση υψηλότερου δυναμικού, σχηματίζοντας ένα ρεύμα αποστράγγισης Ic. Μια αντίστροφη τάση εφαρμόζεται μεταξύ της πύλης και της πηγής του FET, η οποία μπλοκάρει τη διασταύρωση p-n που σχηματίζεται από την περιοχή n του καναλιού και την περιοχή p της πύλης.

Έτσι, σε ένα FET n καναλιών, οι πολικότητες των εφαρμοζόμενων τάσεων είναι οι εξής: Usi> 0, Usi≤0. Όταν εφαρμόζεται μια τάση μπλοκαρίσματος στη διασταύρωση pn μεταξύ της πύλης και του καναλιού (βλ. Εικ. 2, α), εμφανίζεται ένα ομοιόμορφο στρώμα, εξαντλημένο σε φορείς φορτίου και με υψηλή αντίσταση, στα όρια του καναλιού.

Ρύζι. 1. Δομή (α) και κύκλωμα (β) ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με μια πύλη με τη μορφή μιας διασταύρωσης p-n και ενός καναλιού τύπου n. 1,2 — ζώνες καναλιών και πύλης. 3,4,5 — συμπεράσματα της πηγής, της αποχέτευσης, της φυλακής

Ρύζι. 2. Πλάτος καναλιού στο τρανζίστορ εφέ πεδίου σε Usi = 0 (a) και σε Usi> 0 (b)

Αυτό οδηγεί σε μείωση του πλάτους του αγώγιμου καναλιού. Όταν εφαρμόζεται τάση μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης, το στρώμα εξάντλησης γίνεται ανομοιόμορφο (Εικ. 2, β), η διατομή του καναλιού κοντά στην αποχέτευση μειώνεται και η αγωγιμότητα του καναλιού επίσης μειώνεται.

Τα χαρακτηριστικά VAH του FET φαίνονται στο Σχ. 3. Εδώ, οι εξαρτήσεις του ρεύματος αποστράγγισης Ic από την τάση Usi σε σταθερή τάση πύλης Uzi καθορίζουν τα χαρακτηριστικά εξόδου ή αποστράγγισης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (Εικ. 3, α).

Ρύζι. 3. Χαρακτηριστικά εξόδου (α) και μεταφοράς (β) βολτ-αμπέρ του τρανζίστορ πεδίου.

Στην αρχική ενότητα των χαρακτηριστικών, το ρεύμα αποστράγγισης αυξάνεται με την αύξηση του Umi. Καθώς η τάση πηγής-αποχέτευσης αυξάνεται σε Usi = Uzap– [Uzi], το κανάλι επικαλύπτεται και περαιτέρω αυξάνεται το ρεύμα Ic σταματά (περιοχή κορεσμού).

Μια αρνητική τάση πύλης σε πηγή Uzi έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερες τιμές της τάσης Uc και του ρεύματος Ic όπου το κανάλι επικαλύπτεται.

Μια περαιτέρω αύξηση της τάσης Usi οδηγεί σε διάσπαση της σύνδεσης p — n μεταξύ της πύλης και του καναλιού και απενεργοποιεί το τρανζίστορ. Τα χαρακτηριστικά εξόδου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή του χαρακτηριστικού μεταφοράς Ic = f (Uz) (Εικ. 3, β).

Στο τμήμα κορεσμού, είναι πρακτικά ανεξάρτητο από την τάση Usi. Δείχνει ότι ελλείψει τάσης εισόδου (gate - drain), το κανάλι έχει μια ορισμένη αγωγιμότητα και ρέει ένα ρεύμα που ονομάζεται αρχικό ρεύμα αποστράγγισης Ic0.

Για να «κλειδώσετε» αποτελεσματικά το κανάλι, είναι απαραίτητο να εφαρμόσετε μια τάση διακοπής Uotc στην είσοδο.Το χαρακτηριστικό εισόδου του FET - η εξάρτηση του ρεύματος αποστράγγισης πύλης I3 από την πύλη - τάση πηγής - συνήθως δεν χρησιμοποιείται, επειδή στο Uzi < 0 η διασταύρωση p-n μεταξύ της πύλης και του καναλιού είναι κλειστή και το ρεύμα πύλης είναι πολύ μικρό (I3 = 10-8 … 10-9 A), οπότε σε πολλές περιπτώσεις μπορεί να παραμεληθεί.

Όπως και σε αυτή την περίπτωση διπολικά τρανζίστορ, τα πεδία έχουν τρία κυκλώματα μεταγωγής: με κοινή πύλη, αποστράγγιση και πηγή (Εικ. 4). Το χαρακτηριστικό μεταφοράς I-V ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με μια σύνδεση ελέγχου p-n φαίνεται στο Σχήμα. 3, β.

Ρύζι. 4. Σχέδιο μεταγωγής ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου κοινής πηγής με μια σύνδεση ελέγχου p-n

Τα κύρια πλεονεκτήματα των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με έλεγχο p-n-junction έναντι των διπολικών είναι η υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου, ο χαμηλός θόρυβος, η ευκολία παραγωγής, η χαμηλή πτώση τάσης στο πλήρως ανοιχτό κανάλι. πρέπει να εργαστείτε σε αρνητικές περιοχές του I — του χαρακτηριστικού V, το οποίο περιπλέκει το σχήμα.

Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, καθηγητής L.A. Potapov