Промышленная электроника Введение в цифровую электронику

Полевые транзисторы

Биполярные транзисторы нашли широкое применение в электронике, но они имеют существенные недостатки. Недостатки обусловлены двумя факторами. Во-первых, активный режим работы предполагает, что эмиттерный переход транзистора открыт и его сопротивление мало. Поэтому такой прибор потребляет заметную мощность от источника входного сигнала. Во вторых, участие в работе транзистора носителей зарядов двух знаков обуславливает высокий уровень внутренних шумов из-за самопроизвольных рекомбинаций в объеме эмиттера и коллектора. От этих недостатков свободны полевые транзисторы. Величина тока этого транзистора управляется электрическим полем закрытого р-n перехода. Поэтому такой прибор практически не потребляет ток из входной цепи.

Полевые транзисторы подразделяются на два типа: с р-n переходом и МДП-типа. Разрез структуры полевого транзистора с р-n переходом приведен на рис. 12.7а. Слой полупроводника с проводимостью р-типа называется проводящим каналом. Он имеет два выхода во внешнюю цепь: И – исток, С – сток. Слои полупроводника с проводимостью n – типа соединены между собой и имеют вывод во внешнюю цепь, называемый затвором З.

Определение выражения для электрической ёмкости конденсатора на единицу длины


Полярность включения источников напряжения приведена на рис. 12.7а. На рис. 12.7б приведено схемное обозначение транзистора с р каналом, а на рис. 12.7в – с n каналом.


Когда управляющее напряжение  по каналу течет ток, значение которого зависит от напряжения . Эта зависимость приведена на рис. 12.7г. Напряжение  равномерно распределено по длине канала. Оно вызывает обратное смещение р-n переходов, причем наибольшее обратное напряжение приложено к области стока, а в области истока переходы находятся в равновесном состоянии (рис.12.8а).

 На рис.12.8а,б заштрихованная площадь имитирует область запирающего слоя р-n перехода.

 С увеличением напряжения область двойного запирающего слоя увеличивается (пунктирная линия на рис. 12.8а), сужая проводящий канал и увеличивая его сопротивление. Поэтому зависимость  имеет нелинейный характер. При некотором значении   границы р-n перехода смыкаются и рост тока , при дальнейшем увеличении , прекращаются (пологий участок характеристики рис.12.7г).

 Увеличение положительного напряжения на затворе приводят к еще большему расширению запирающего слоя за счет проводящего канала (рис. 12.8б). В результате канал, проводящий ток, сужается и ток  уменьшается. Очевидно, что существует такое значение , при котором ток IC = 0. Это значение называют напряжением отсечки. Таким образом, изменяя напряжение  можно управлять значением тока . При этом через цепь затвора протекает только малый тепловой ток р-n перехода.


Электронные устройства