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. 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.12.8 а,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 I_C = 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.