Полевые транзисторы с управляющим переходом

Опубликовано 18.02.2010 Ведущий Антон Панкратов

Полевой транзистор - полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом.
Главное достоинство полевых транзисторов - высокое входное сопротивление, которое может быть таким же, как у электронных ламп и даже больше. В настоящее время биполярные транзисторы все чаще и чаще вытесняются полевыми.
Принцип устройства и включения полевого транзистора с управляющим n-p-переходом, а также его условное графическое обозначение Вы видите на рисунке. Пластинка из полупроводника, например, n-типа, имеет на противоположных концах электроды, с помощью которых она включена в выходную (управляемую) цепь усилительного каскада. Эта цепь питается от источника Е2, и в нее включена нагрузка RH. Вдоль транзистора проходит выходной ток основных носителей. В нашем примере это электронный ток. Входная (управляющая) цепь транзистора образована с помощью третьего электрода, представляющего собой область с другим типом электропроводности. В данном случае это р-область. Источник питания входной цепи создает на единственном n-р-переходе данного транзистора обратное напряжение. Напряжение другой полярности, т. е. прямое напряжение, на n-р-переход не подают, так как тогда входное сопротивление будет очень малым. Во входную цепь включен источник усиливаемых колебаний.
Физические процессы в полевом транзисторе происходят следующим образом. При изменении входного напряжения изменяется обратное напряжение на n-р-переходе, и от этого изменяется толщина запирающего (обедненного) слоя, на схеме он показан штриховыми линиями. Соответственно этому меняется площадь поперечного сечения области, через которую проходит поток основных носителей заряда, т. е. выходной ток. Эта область называется каналом.
Электрод, из которого в канал вытекают основные носители заряда, называют истоком (И). Из канала носители проходят к электроду, который называется стоком.. Управляющий электрод, предназначенный для регулирования площади поперечного сечения канала, называется затвором. Если увеличивать напряжение затвора U з-и, то запирающий слой n -р-перехода становится толще и площадь поперечного сечения канала уменьшается. Следовательно, его сопротивление постоянному току R0 возрастает и ток стока становится меньше. При некотором запирающем напряжении площадь поперечного сечения канала
станет равной нулю и ток Ic будет весьма малым. Транзистор запирается. А при Uз-и = 0 сечение канала наибольшее, сопротивление R0 наименьшее, например, несколько сотен Ом, и ток стока получается наибольшим. Для того чтобы входное напряжение возможно более эффективно управляло выходным током, материал основного полупроводника, в котором создан канал, должен быть высокоомным, т. е. с невысокой концентрацией примесей. Тогда запирающий слой в нем получается большей толщины. Кроме того, начальная толщина самого канала (при U з-и = 0) должна быть достаточно малой. Обычно она не превышает нескольких микрометров. Запирающее напряжение при этих условиях составляет единицы вольт.