Lauko efekto tranzistoriai

Lauko efekto (vienpoliai) tranzistoriai skirstomi į tranzistorius su valdymo p-n sandūra (1 pav.) ir su izoliuotais užtaisais. Lauko tranzistoriaus su valdymo p-n jungtimi įtaisas yra paprastesnis nei dvipolio.

n kanalo tranzistoryje pagrindiniai kanalo krūvininkai yra elektronai, kurie kanalu juda iš žemo potencialo šaltinio į didesnio potencialo nutekėjimą, sudarydami nutekėjimo srovę Ic. Tarp vartų ir FET šaltinio yra taikoma atvirkštinė įtampa, kuri blokuoja p-n sandūrą, kurią sudaro kanalo n-sritis ir vartų p-sritis.

Taigi, n kanalo FET, taikomų įtampų poliškumas yra toks: Usi> 0, Usi≤0. Kai į pn sandūrą tarp vartų ir kanalo įvedama blokavimo įtampa (žr. 2 pav., a), kanalo ribose atsiranda vienodas sluoksnis, išsekęs krūvininkų ir turintis didelę varžą.

Ryžiai. 1. Lauko tranzistoriaus, kurio užtvaras yra p-n sandūros ir n tipo kanalo, struktūra (a) ir grandinė (b); 1,2 — kanalo ir portalo zonos; 3,4,5 — šaltinio, kanalizacijos, kalėjimo išvados

Ryžiai. 2. Lauko tranzistoriaus kanalo plotis, kai Usi = 0 (a), o Usi > 0 (b)

Dėl to sumažėja laidžiojo kanalo plotis. Įjungus įtampą tarp šaltinio ir dreno, išsekimo sluoksnis tampa netolygus (2 pav., b), sumažėja kanalo skerspjūvis prie drenos, sumažėja ir kanalo laidumas.

FET VAH charakteristikos parodytos fig. 3. Čia drenažo srovės Ic priklausomybės nuo įtampos Usi esant pastoviai vartų įtampai Uzi lemia lauko tranzistoriaus išėjimo arba nutekėjimo charakteristikas (3 pav., a).

Ryžiai. 3. Lauko tranzistoriaus išėjimo (a) ir perdavimo (b) voltų amperų charakteristikos.

Pradiniame charakteristikų skyriuje nutekėjimo srovė didėja didėjant Umi. Kai šaltinio nutekėjimo įtampa didėja iki Usi = Uzap– [Uzi], kanalas persidengia ir toliau didėja srovės Ic sustojimai (sotumo sritis).

Neigiama įtampa nuo vartų iki šaltinio Uzi lemia mažesnes įtampos Uc ir srovės Ic vertes, kai kanalas sutampa.

Tolesnis Usi įtampos padidėjimas sukelia p - n jungties tarp vartų ir kanalo gedimą ir išjungia tranzistorių. Pagal išvesties charakteristikas galima sukonstruoti perdavimo charakteristiką Ic = f (Uz) (3 pav., b).

Prisotinimo skyriuje jis praktiškai nepriklauso nuo įtampos Usi. Tai rodo, kad nesant įėjimo įtampos (vartai - nutekėjimas), kanalas turi tam tikrą laidumą ir teka srovę, vadinamą pradine nutekėjimo srove Ic0.

Norint efektyviai „užrakinti“ kanalą, reikia įvestyje pritaikyti pertraukiamąją įtampą Uotc.FET įvesties charakteristika – vartų nutekėjimo srovės I3 priklausomybė nuo vartų – šaltinio įtampa – dažniausiai nenaudojama, nes esant Uzi < 0 p-n sandūra tarp vartų ir kanalo yra uždaryta, o vartų srovė lygi. labai mažas (I3 = 10-8 … 10-9 A), todėl daugeliu atvejų jo galima nepaisyti.

Kaip ir šiuo atveju bipoliniai tranzistoriai, laukuose yra trys perjungimo grandinės: su bendrais vartais, nutekėjimu ir šaltiniu (4 pav.). Lauko tranzistoriaus su valdymo p-n sandūra I-V perdavimo charakteristika parodyta fig. 3, b.

Ryžiai. 4. Bendrojo šaltinio lauko tranzistoriaus su valdymo p-n sandūra perjungimo schema

Pagrindiniai lauko tranzistorių su valdymo p-n jungtimi pranašumai prieš dvipolius yra didelė įėjimo varža, mažas triukšmas, gamybos paprastumas, mažas įtampos kritimas visiškai atvirame kanale.Tačiau lauko tranzistoriai turi tokį trūkumą kaip reikia dirbti neigiamuose I regionuose - V charakteristika, o tai apsunkina schemą.

Technikos mokslų daktaras, profesorius L. A. Potapovas