Tranzystory polowe

Tranzystory polowe (jednobiegunowe) dzielą się na tranzystory ze sterującym złączem p-n (ryc. 1) oraz z izolowaną bramką. Urządzenie tranzystora polowego ze złączem kontrolnym p-n jest prostsze niż bipolarne.

W tranzystorze n-kanałowym głównymi nośnikami ładunku w kanale są elektrony, które poruszają się wzdłuż kanału od źródła o niskim potencjale do drenu o wyższym potencjale, tworząc prąd drenu Ic. Między bramką a źródłem tranzystora FET przykładane jest napięcie wsteczne, które blokuje złącze p-n utworzone przez obszar n kanału i obszar p bramki.

Zatem w n-kanałowym tranzystorze FET biegunowość przyłożonych napięć jest następująca: Usi> 0, Usi≤0. Kiedy napięcie blokujące zostanie przyłożone do złącza pn między bramką a kanałem (patrz ryc. 2, a), na granicach kanału pojawi się jednolita warstwa zubożona w nośniki ładunku i o wysokiej rezystancji.

Ryż. 1. Budowa (a) i obwód (b) tranzystora polowego z bramką w postaci złącza p-n i kanałem typu n; 1,2 — strefy kanałów i portali; 3,4,5 — wnioski ze źródła, odpływu, więzienia

Ryż. 2. Szerokość kanału w tranzystorze polowym przy Usi = 0 (a) i przy Usi> 0 (b)

Prowadzi to do zmniejszenia szerokości kanału przewodzącego. Po przyłożeniu napięcia między źródłem a drenem warstwa zubożona staje się nierówna (ryc. 2, b), przekrój kanału w pobliżu drenu maleje, a przewodnictwo kanału również maleje.

Charakterystykę VAH FET pokazano na ryc. 3. Tutaj zależności prądu drenu Ic od napięcia Usi przy stałym napięciu bramki Uzi określają charakterystykę wyjściową lub drenażową tranzystora polowego (ryc. 3, a).

Ryż. 3. Wyjściowa (a) i przejściowa (b) charakterystyka woltamperowa tranzystora polowego.

W początkowym odcinku charakterystyki prąd drenu rośnie wraz ze wzrostem Umi. Gdy napięcie źródło-dren wzrasta do Usi = Uzap– [Uzi], kanały zachodzą na siebie i dalszy wzrost prądu Ic zatrzymuje się (obszar nasycenia).

Ujemne napięcie bramka-źródło Uzi skutkuje niższymi wartościami napięcia Uc i prądu Ic w miejscu nakładania się kanałów.

Dalszy wzrost napięcia Usi prowadzi do przerwania złącza p — n między bramką a kanałem i wyłącza tranzystor. Charakterystyki wyjściowe można wykorzystać do skonstruowania charakterystyki przenoszenia Ic = f (Uz) (rys. 3, b).

W części nasycenia jest ona praktycznie niezależna od napięcia Usi. Wynika z niego, że przy braku napięcia wejściowego (bramka - dren) kanał ma określoną przewodność i przepływa prąd zwany początkowym prądem drenu Ic0.

W celu skutecznego „zablokowania” kanału konieczne jest podanie na wejście napięcia przerywającego Uotc.Charakterystyka wejściowa FET — zależność prądu drenu bramki I3 od napięcia bramki — źródła — zwykle nie jest wykorzystywana, ponieważ przy Uzi < 0 złącze p-n między bramką a kanałem jest zamknięte, a prąd bramki wynosi bardzo mały (I3 = 10-8 … 10-9 A), więc w wielu przypadkach można go pominąć.

Jak w tym przypadku tranzystory bipolarne, pola mają trzy obwody przełączające: ze wspólną bramką, drenem i źródłem (rys. 4). Charakterystykę przenoszenia I-V tranzystora polowego ze złączem sterującym p-n pokazano na ryc. 3, b.

Ryż. 4. Schemat przełączania tranzystora polowego wspólnego źródła ze złączem sterującym p-n

Głównymi zaletami tranzystorów polowych ze złączem sterującym p-n w porównaniu z bipolarnymi są wysoka impedancja wejściowa, niski poziom szumów, łatwość wykonania, mały spadek napięcia w kanale całkowicie otwartym.Jednakże tranzystory polowe mają taką wadę, jak muszą pracować w ujemnych regionach I — cechy V, co komplikuje schemat.

Doktor nauk technicznych, profesor L.A. Potapov