Польові транзистори - студопедія
Польові транзистори (уніполярні) на відміну від біполярних - володіють носіями заряду однієї полярності - або тільки електронами в каналі n - типу (рисунок 34, а), або тільки дірками в каналі p - типу (рисунок 34, б).
Класифікація та умовні графічні позначення польових транзисторів зображена на малюнку 35 в вигляді схеми:
Основні носії заряду, що протікають через провідний канал управляються поперечним електричним полем (а не струмом, як у біполярних транзисторах, про що свідчить сам термін "польові транзистори").
Розрізняють два основних види польових транзисторів: з керуючим p - n переходом і з ізольованим затвором.
Конструкція: на напівпровідникову пластину n - типу зроблені висновки металевих контактів. Шар між контактами називається проводять каналом (n або p - типу). Електрод польового транзистора, через який в провідний канал втікають носії заряду. називають витоком (І), а електрод, через який з каналу випливають носії заряду. називають стоком (С).
На грань пластини в її центральній частині (як правило з двох сторін) наплавляют акцепторна речовина, що створює область p - типу: в результаті утворюється p - n перехід. Від p - області зроблено висновок третього електрода для подачі на p - n перехід зворотного напруги. В цьому випадку проводить канал утворюється в пластині між двох p - n переходів. При подачі зворотної напруги на даний електрод, шари збіднені носіями заряду мають провідність близьку до нуля. Електрод, на який подається напруга, що створює електричне поле для управління протікає через канал струмом, називають затвором (З) (рисунок 36).
Напруга між стоком і істокомподается в такий полярності, щоб основні носії рухалися по каналу від витоку до стоку. Ланцюг між стоком і витоком є головною.
На затвор щодо витоку подається напряженіеобратное щодо p - n переходу. Воно створює поперечне по відношенню до каналу електричне поле, напруженість якого залежить від величини прикладеної напруги.
Ланцюг між затвором і витоком є керуючою. Принцип дії заснований на зміні провідності каналу за рахунок зміни ширини області p - n - переходу під дією поперечного електричного поля, яке створюється напругою затвор-витік.
Якщо включити в ланцюг джерело підсилюється сигналу послідовно з джерелом постійної напруги і послідовно з - (рисунок 37), то слабкий сигнал викликає зміна поперечного електричного поля; воно пульсує з частотою сигналу, що в свою чергу призводить до розширення і звуження каналу. Це викликає пульсацію струму напругою на навантаженні.
Звідси випливає, що на відміну від біполярного транзистора, польовий управляти не струмом, а напругою.
Оскільки це напруга зворотне, тов ланцюга затвора струм не протікає, вхідний опір залишається дуже великим, на управління потоком носіїв заряду, а значить, і вихідним токоммощность не витрачає. У цьому перевага польового транзистора в порівнянні з біполярним.
4.9 Статичні ВАХ польових транзисторів з p - n переходом
Основні характеристики польових транзисторів - вихідні (стокові) і передавальні (стокозатворние).
Стічна характеристика - відображає залежність струму стоку від напруги стік-витік при постійній напрузі затвор витік: (рисунок 38, а).
На початку ділянки крива виходить з початку координат і відповідає малим значенням зміна якого майже не впливає на провідність каналу, канал повністю відкритий. Тому струм на цій ділянці зростає пропорційно напрузі. У міру подальшого збільшення напруги починає позначатися його вплив на провідність каналу. Причиною цього служить зростання потенціалу точок каналу в напрямку до стоку і відповідно зростання зворотної напруги на p - n - переході, яке при. у стокового кінця дорівнює величині. У міру збільшення відбувається звуження каналу, зменшується його провідність і сповільнюється зростання струму.
Максимальне звуження каналу називається перекриттям каналу. Цей режим називають режимом насичення. Напруга, при якому починається режим насичення, називають напругою насичення - струм струмом насичення. Ділянка характеристики, що відповідає режиму насичення, використовується в підсилювачах як робочий.
При подальшому збільшенні напруги. відбувається лавинний пробій p-n-переходу, поблизу стоку. Пробій транзистора неприпустимий тому в робочому режимі обмежується максимально допустимим значенням.
Стоко-затворна характеристика - це залежність струму стоку від напруги при незмінній величині напруги стік-витік
.
Ця залежність характеризує котра управляє вплив вхідної напруги на величину вихідного струму. При і точка лежить на осі 8 мА (рисунок 38, б). Зі збільшенням напруги. провідність каналу зменшується, струм стоку зменшується до тих пір, поки канал не виявиться перекритим: струм через канал припиняється, транзистор закривається. Напруга, при якому струм через стік-витік припиняється, називають напругою відсічення.
Між напругою насичення і напругою відсічення існує залежність. .
Зміна температури мало впливає на роботу польового транзистора, тому що при збільшенні температури зменшується ширина p - n переходу, що має сприяти збільшенню. однак зі збільшенням температури зменшується рухливість основних носіїв, що викликає зростання опору каналу і зменшує. Підвищення температури знижує напруга через збільшення зворотного струму p - n-переходу.
4.10 Параметри польових транзисторів з p - n переходом
Основні параметри наступні: крутизна стоко-затворної характеристики, коефіцієнт підсилення, внутрішній опір, вхідний опір, струм і напруга насичення при нульовій напрузі на затворі, напруга відсічення, а також параметри граничних режимів: максимально допустимий струм стоку при. допустиме, допустимий, - максимально допустима розсіює потужність.
Статична крутизна характеристики S - показує вплив напруги затвора на вихідний струм транзистора і визначається
.
Крутизна визначає нахил стоко-затворної характеристики; за величиною крутизни оцінюють котра управляє вплив затвора. Чисельне значення визначається малими пріращеніяміі відповідно. Орієнтовна величина цього параметра.
Внутрішнє (диференціальне) опір показує вплив напруги стік-витік на вихідний струм транзистора. Воно визначається за нахилом стокової характеристики на ділянці насичення як
.
Чим більше . тим більше полого йде характеристика в області насичення. Вхідний через великий опір p - n - переходу.
Статичним коефіцієнтом посилення напруги m - характеризуються підсилювальні властивості польових транзисторів, який може бути знайдений як твір.
Коефіцієнт посилення показує у скільки разів зміна напруги затвор-витік сильніше впливає на струм стоку, ніж така ж зміна напруги стік-витік
.
Крім цих параметрів для високочастотних польових транзисторів враховується такий параметр як міжелектродні ємності.
Максимально допустима напруга стік-витік вибирають із запасом приблизно 1.5 рази менше напруги пробою сток-затвор. при.