Общие сведения. Полевые транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, в которых управление током, протекающим между двумя электродами

Полевые транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, в которых управление током, протекающим между двумя электродами, осуществляется с помощью напряжения, приложенного к третьему электроду. Их работа основана на перемещении только основных носителей заряда, т. е. дырок или электронов.

Управление током в них осуществляется за счет изменения удельной проводимости и площади полупроводникового слоя (канала), через который проходит рабочий ток, с помощью электрического поля. Электрод полевого транзистора, через который втекают носители заряда в канал, называется истоком (И), а электрод, через который из канала вытекают носители заряда, называется стоком (С). Эти электроды обратимы. С помощью напряжения, прикладываемого к третьему электроду, называемому затвором (3), осуществляют перекрытие канала, то есть изменяют удельную проводимость и площадь сечения канала.

По конструктивным особенностям полевые транзисторы подразделяют на транзисторы с управляющим р-n -переходом и транзисторы с изолированным затвором (структуры металл - диэлектрик - полупроводник, МДП- или МОП-транзисторы).

В полевом транзисторе с управляющим р-n -переходом управляющая область (затвор) образует р-п -переход с областью канала. При подаче на переход затвор - канал обратного напряжения происходит модуляция удельной проводимости канала, а следовательно, изменение тока канала.

МДП- или МОП-транзистор представляет собой прибор, в котором металлический затвор изолирован слоем диэлектрика от канала, образованного в приповерхностном слое полупроводника. Принцип действия МДП транзистора основан на явлении управления пространственным зарядом полупроводника через слой диэлектрика.

Различают МДП-транзисторы с индуцированным и со встроенным каналом. В МДП-транзисторах с индуцированным каналом проводящий канал между истоком и стоком индуцируется (наводится) управляющим напряжением затвора. В этих транзисторах при разности потенциалов между истоком и затвором, равной нулю, электропроводность между стоком и истоком практически отсутствует.

В МДП-транзисторах со встроенным каналом этот канал создается технологически. В зависимости от типа электропроводности канала МДП-транзисторы могут быть р- или n -типа. Наибольшее распространение получили МДП-транзисторы с индуцированным каналом р -типа и со встроенным каналом n -типа. Тип электропроводности истока и стока всегда совпадает с типом электропроводности канала.

Из всех видов полевых транзисторов только транзистор с индуцированным каналом при нулевом напряжении на затворе не проводит тока. Транзистор со встроенным каналом может проводить ток как при положительном, так и при отрицательном смещении. Для его запирания необходимо положительное смещение при дырочной электропроводности канала и отрицательное смещение при электронной электропроводности (полярность запирающего напряжения совпадает со знаком заряда основных носителей в канале).

Управление транзисторов с управляющим р-n -переходом и с индуцированным каналом осуществляется путем подачи на затвор потенциала только одной полярности. Транзистор с управляющим p-n -переходом работает с отрицательным смещением в случае канала n -типа и положительным смещением, если создан канал р -типа.

В транзисторах с индуцированным каналом для создания канала n -типа следует подавать на затвор положительное смещение, а для наведения канала р -типа - отрицательное смещение.

Для нормальной работы полевых транзисторов к стоку подключается источник напряжения положительным полюсом для транзисторов с каналом п -типа и отрицательным - для транзисторов с каналом р -типа (независимо от структуры транзистора).

Полевые транзисторы обладают существенными преимуществами по сравнению с биполярными транзисторами. Одним из основных достоинств полевого транзистора является его высокое входное сопротивление (10⁶ -10⁷ Ом - у транзисторов с управляющим р-n -переходом и 10¹⁰ - 10¹⁵ Ом у МДП-транзисторов). Они более устойчивы к воздействию ионизирующих излучений, хорошо работают и при очень низкой температуре вплоть до температуры жидкого азота (- 197 °C). Кроме того, они характеризуются низким уровнем шумов. МДП-транзисторы широко применяются в интегральных микросхемах.