Транзистори са ефектом поља

Транзистори са ефектом поља (униполарни) се деле на транзистори са контролним п-н-спојом (слика 1) и са изолованим гејтом. Уређај транзистора са ефектом поља са контролним п-н спојем је једноставнији од биполарног.

У н-каналном транзистору, главни носиоци наелектрисања у каналу су електрони који се крећу дуж канала од извора ниског потенцијала до дрена са вишим потенцијалом, формирајући струју одвода Иц. Између капије и извора ФЕТ-а примењује се обрнути напон, који блокира п-н спој формиран од н-области канала и п-области капије.

Дакле, у н-каналном ФЕТ-у, поларитети примењених напона су следећи: Уси> 0, Уси≤0. Када се напон блокирања примени на пн спој између капије и канала (види слику 2, а), на границама канала појављује се једнолични слој, осиромашен носиоцима наелектрисања и са високим отпором.

Пиринач. 1. Структура (а) и коло (б) транзистора са ефектом поља са капијом у виду п-н споја и канала н-типа; 1,2 — каналне и порталне зоне; 3,4,5 — закључци извора, одвода, затвора

Пиринач. 2. Ширина канала у транзистору са ефектом поља при Уси = 0 (а) и при Уси> 0 (б)

Ово доводи до смањења ширине проводног канала. Када се доведе напон између извора и дрена, осиромашени слој постаје неуједначен (слика 2, б), смањује се попречни пресек канала у близини дрена, а такође се смањује и проводљивост канала.

ВАХ карактеристике ФЕТ-а су приказане на Сл. 3. Овде зависности одводне струје Иц од напона Уси при константном напону гејта Узи одређују излазне или одводне карактеристике транзистора са ефектом поља (слика 3, а).

Пиринач. 3. Излазна (а) и преносна (б) волт-амперска карактеристика транзистора са ефектом поља.

У почетном делу карактеристика, струја одвода се повећава са повећањем Уми. Како се напон извор-дрејн повећава на Уси = Узап– [Узи], канал се преклапа и даље повећање струје Иц престаје (област засићења).

Негативан напон од врата до извора Узи доводи до нижих вредности напона Уц и струје Иц где се канал преклапа.

Даље повећање напона Уси доводи до квара п — н споја између капије и канала и онемогућава транзистор. Излазне карактеристике се могу користити за конструисање преносне карактеристике Иц = ф (Уз) (слика 3, б).

У делу засићења, он је практично независан од напона Уси. Показује да у одсуству улазног напона (гејт - дрејн), канал има одређену проводљивост и да протиче струја која се зове почетна струја одвода Иц0.

Да би се канал ефикасно „закључао“, потребно је на улаз применити прекидни напон Уотц.Улазна карактеристика ФЕТ-а — зависност одводне струје гејта И3 од гејта — напона извора — се обично не користи, јер је при Узи < 0 п-н спој између капије и канала затворен и струја гејта је веома мали (И3 = 10-8 … 10-9 А), па се у многим случајевима може занемарити.

Као у овом случају биполарни транзистори, поља имају три склопна кола: са заједничком капијом, одводом и извором (слика 4). И-В преносна карактеристика транзистора са ефектом поља са контролним п-н спојем приказана је на Сл. 3, б.

Пиринач. 4. Преклопна шема транзистора са ефектом поља са заједничким извором са контролним п-н спојем

Главне предности транзистора са ефектом поља са контролним п-н спојем у односу на биполарне су висока улазна импеданса, низак шум, лакоћа производње, мали пад напона у потпуно отвореном каналу.Међутим, транзистори са ефектом поља имају недостатак као што је треба радити у негативним регионима И — В карактеристике, што компликује шему.

Доктор техничких наука, професор Л.А. Потапов