МПС РФ

 Вологодский заочный техникум

железнодорожного транспорта

студента 4-го курса заочного

отделения Вологодского техникума

Железнодорожного транспорта

г.ВОЛОГДА 2001 год

Конструкция ,принцип действия и схемы включения

полевых транзисторов.

В последнее время все большее распространение получают поле­вые (униполярные) транзисторы благодаря некоторым преимуществам по сравнению с биполярными. Полевые транзисторы имеют большие входные и выходные сопротивления и меньшую крутизну проходной характеристики. Полевым называют такой транзистор, в котором ток канала управляется полем, возникающим при приложении напряжения между затвором и истоком.

Различают два типа полевых транзисторов: с управляющим р—п-переходом и с изолированным затвором. В свою очередь транзисторы с изолированным затвором делятся на МДП-трапзисторы, у которых затвор отделен от канала диэлектриком (металл—диэлектрик—полу­проводник), и МОП -транзисторы, у которых затвор отделен от канала тонким слоем окиси кремния. МДП-транзисторы подразделяются на транзисторы со встроенным и индуцированным каналами. В зависимо­сти от знака носителей зарядов каналы могут быть р- или n-типа. Элек­трод, через который в канал инжектируются носители заряда, называют истоком, а электрод, служащий для носителей заряда из канала,— стоком. Электрод, через который сообщается управляющий потенциал, называется затвором. МДП-транзисторы имеют четыре вывода; чет­вертый вывод—подложка.

Полевые транзисторы с управ­ляемым р-n-переходом  состоят из кремниевой пластины, по концам которой имеются выво­ды, а в пластине методом диффузии образован канал — тончайший слой с дырочной  проводимостью. По краям канала методом диффузии образованы более массивные участ­ки с дырочной проводимостью. Таким образом, на поверхности ка­нала с противоположных сторон формируются р-n-переходы, рас­положенные параллельно направ­лению тока. Каналом принято называть область в полупроводнике, в которой ток носителей заряда регулируется изменением ее площади поперечного сечения.

При подключении к истоку положительного, а к стоку отрицатель­ного напряжений в канале возникает электрический ток, создаваемый движением «дырок» от истока к стоку. Движение носителей заряда вдоль электронно-дырочного перехода (а не через переходы, как в биполяр­ных транзисторах) является характерной особенностью полевого тран­зистора. С увеличением потенциала растет разность потенциалов между каналом и затвором, что вызывает увеличение толщины запорных сло­ев р- n-переходов и сужение сечения канала. При достижении напря­жения насыщения U_cuнас наступает перекрытие канала и рост тока I_C прекращается .

При работе транзистора в режиме насыщения принцип переноса носителей зарядов в области смыкания запорных слоев подобен инжекции носителей из базы в запорный слой обратносмещенного коллектор­ного перехода у биполярных транзисторов. Поэтому при дальнейшем повышении U_cu  до U_cuнас  рост тока прекращается, что соответствует горизонтальному участку кривых на графике вольт-амперных харак­теристик транзистора. Вертикальные участки выходных вольт-ампер­ных характеристик соответствуют пробою. В полевых транзисторах с изолированным затвором (см. рис. 1, б, в) последний отделен от ка­нала тонким изолирующим слоем окиси кремния или другого диэлектри­ка. Подложкой прибора служит кремний толщиной около 0,2 мм.

В зависимости от полярности напряжения, прикладываемого меж­ду затвором и истоком Uзu , транзистор может работать в режиме обеднения или обогащения канала основными носителями заряда. Отсюда каналы транзисторов с МОП-структурой по физиче­ским свойствам разделяются на встроенные (обедненный тип) и инду­цированные (обогащенный тип). При подаче на затвор положительного потенциала относительно истока (при канале р-типа) проводимость канала ухудшается, а при отрицательном потенциале на затворе улуч­шается. Поэтому, изменяя полярность и значение напряжения U_ЗU , можно изменять проводимость канала, а следовательно, U ток стока Iс при  Uси=  const. При некотором положительном напряжении Uзu транзистора с р-каналом или отрицательном Uзи для транзистора с n-кана­лом ток в цепи стока прекращается. Если на затворе нет напряжения, то ток между стоком и истоком очень мал, и, наоборот, если подать на затвор транзистора с р-каналом отрицательное напряжение или положительное для транзистора с n-каналом по отношению к истоку, то ток между стоком и истоком будет расти.

Полевые транзисторы, как и биполярные, имеют следующие схе­мы включения: схема с общим истоком и входом на затвор; схема с общим стоком и входом на затвор; схема с общим затвором и входом на исток. Основными достоинствами полевых транзисторов является большое входное сопротивление, почти полное разделение входного и выходного сигналов, малый уровень шумов, и образование рабочего тока только основными носителями зарядов.