Основные теоретические положения. Полевыми транзисторами называют полупроводниковые приборы, работа которых основана на модуляции тонкого полупроводникового канала поперечным электрическим

Полевыми транзисторами называют полупроводниковые приборы, работа которых основана на модуляции тонкого полупроводникового канала поперечным электрическим полем. Полевые транзисторы называют также канальными или униполярными, поскольку в них, в отличие от биполярных транзисторов, в образовании электрического тока участвуют носители заряда только одного типа.

В зависимости от типа проводимости канала полевые транзисторы могут быть р–канальными и n–канальными.

В зависимости от конструкции полевые транзисторы могут быть

· с управляющим переходом;

· со структурой металл – диэлектрик – полупроводник
(МДП – транзисторы).

В свою очередь полевые транзисторы с управляющим переходом имеют две разновидности:

· с управляющим p-n-переходом;

· с управляющим переходом Шоттки.

Рассмотрим упрощенную структуру полевого транзистора с управляющим
p-n -переходом (рис. 13). Полевой транзистор представляет собой пластину слаболегированного полупроводника n -типа, на верхней и нижней гранях которой сформированы области р -типа, образующие с пластиной p-n -переходы. Поскольку степень легирования пластины n -типа значительно меньше степени легирования р -областей, то область, обеднённая носителями заряда, будет располагаться

в основном в пластине n -типа и ток между торцами может протекать только по узкому каналу, заключенному между обеднёнными областями p-n -переходов. На торцах пластины и обеих р -областях выполнены омические контакты для включения транзистора в схему.

Подключим к торцам пластины источник напряжения, при этом по каналу в пластине будет протекать ток. Электрод, от которого начинают движение основные носители заряда, называют истоком, а к которому движутся – стоком. Объединенные выводы от р -областей образуют
управляющий электрод, называемый затвором.

Включим между затвором и истоком источник напряжения, смещающий управляющий p-n -переход в обратном направлении. Принцип действия такого транзистора заключается в том, что при изменении напряжения на затворе изменяется толщина обедненного слоя, а следовательно, изменяется сечение канала, проводимость канала и ток стока, т. е. изменением напряжения на затворе можно управлять током стока.

При некотором напряжении затвор-исток обеднённые слои сомкнутся и ток стока станет равным нулю. Это напряжение является параметром транзистора и называется напряжением отсечки U _ЗИ.отс. На практике напряжение отсечки определяют не при нулевом токе стока, а при заданном низком значении тока стока.

Основными статическими характеристиками полевого транзистора являются выходная, или стоковая, и передаточная, или стокозатворная.

Под выходной характеристикой понимают зависимость тока стока I _С от напряжения сток-исток U _СИ при постоянном напряжении затвор-исток U _ЗИ, являющимся параметром:

I _С = f (U _СИ); U _ЗИ = const.

Под передаточной характеристикой понимают зависимость тока стока I _С

от напряжения затвор-исток U _ЗИ при постоянном напряжении сток-исток U _СИ:

I _С = f (U _ЗИ); U _СИ = const.

Рассмотрим выходные статические характеристики (рис. 14). Пусть U _ЗИ = 0. При небольших напряжениях сток-исток U _СИ канал ведет себя как линейное сопротивление. По мере роста напряжения сток-исток U _СИ обеднённые слои будут расширяться, причем около стока в большей степени, чем около истока.
Сечение канала будет уменьшаться, и рост тока замедлится. При напряжении

U _СИ = U _ЗИ.отс обеднённые слои сомкнутся в области стока. Однако это не приве-

дет к отсечке тока, как в случае U _ЗИ = U _ЗИ.отс, так как само смыкание обеднённых областей есть следствие увеличения тока.

При значительном увеличении напряжения сток-исток наблюдается пробой p-n -перехода в области стока. При подаче на затвор отрицательного напряжения исходное сечение канала уменьшается и насыщение наступает раньше, при напряжении
U _СИ.нас = U _ЗИ.отс − U _ЗИ.

При увеличении напряжения затвор-исток (по модулю) на соответствующую величину уменьшается пробивное напряжение сток-исток.

Одним из основных параметров полевого транзистора с управляющим переходом является начальный ток стока I _С.нач,