Transistors d'efecte de camp

Els transistors d'efecte de camp (unipolars) es divideixen en transistors amb una unió p-n de control (Fig. 1) i amb una porta aïllada. El dispositiu d'un transistor d'efecte de camp amb una unió p-n de control és més senzill que un de bipolar.

En un transistor de canal n, els principals portadors de càrrega del canal són electrons que es mouen al llarg del canal des d'una font de baix potencial fins a un drenatge de major potencial, formant un corrent de drenatge Ic. S'aplica una tensió inversa entre la porta i la font del FET, que bloqueja la unió p-n formada per la regió n del canal i la regió p de la porta.

Així, en un FET de canal n, les polaritats de les tensions aplicades són les següents: Usi> 0, Usi≤0. Quan s'aplica una tensió de bloqueig a la unió pn entre la porta i el canal (vegeu la figura 2, a), apareix una capa uniforme, esgotada en portadors de càrrega i amb gran resistència, als límits del canal.

Arròs. 1. Estructura (a) i circuit (b) d'un transistor d'efecte de camp amb una porta en forma d'unió p-n i un canal de tipus n; 1,2 — zones de canal i portal; 3,4,5 — conclusions de la font, el desguàs, la presó

Arròs. 2. Amplada del canal al transistor d'efecte de camp a Usi = 0 (a) i a Usi> 0 (b)

Això condueix a una reducció de l'amplada del canal conductor. Quan s'aplica una tensió entre la font i el drenatge, la capa d'esgotament es torna desigual (Fig. 2, b), la secció transversal del canal prop del drenatge disminueix i la conductivitat del canal també disminueix.

Les característiques VAH del FET es mostren a la Fig. 3. Aquí, les dependències del corrent de drenatge Ic de la tensió Usi a una tensió de porta constant Uzi determinen les característiques de sortida o drenatge del transistor d'efecte de camp (Fig. 3, a).

Arròs. 3. Característiques volt-ampere de sortida (a) i transferència (b) del transistor d'efecte de camp.

A la secció inicial de les característiques, el corrent de drenatge augmenta amb l'augment de Umi. A mesura que la tensió font-drenatge augmenta a Usi = Uzap– [Uzi], el canal se solapa i augmenta encara més les parades de corrent Ic (regió de saturació).

Una tensió negativa de la porta a la font Uzi dóna lloc a valors més baixos de la tensió Uc i del corrent Ic on el canal se solapa.

Un nou augment de la tensió Usi condueix a la ruptura de la unió p — n entre la porta i el canal i desactiva el transistor. Les característiques de sortida es poden utilitzar per construir la característica de transferència Ic = f (Uz) (Fig. 3, b).

En la secció de saturació, és pràcticament independent de la tensió Usi. Mostra que en absència de tensió d'entrada (porta - drenatge), el canal té una certa conductivitat i flueix un corrent anomenat corrent de drenatge inicial Ic0.

Per tal de "bloquejar" eficaçment el canal, cal aplicar una tensió d'interrupció Uotc a l'entrada.La característica d'entrada del FET - la dependència del corrent de drenatge de la porta I3 de la porta - la tensió de la font - normalment no s'utilitza, perquè a Uzi < 0 la unió p-n entre la porta i el canal està tancada i el corrent de la porta és tancat. molt petita (I3 = 10-8 … 10-9 A), per la qual cosa en molts casos es pot descuidar.

Com en aquest cas transistors bipolars, els camps tenen tres circuits de commutació: amb una porta comuna, drenatge i font (Fig. 4). La característica de transferència I-V d'un transistor d'efecte de camp amb una unió p-n de control es mostra a la Fig. 3, b.

Arròs. 4. Esquema de commutació d'un transistor d'efecte de camp de font comuna amb una unió p-n-control

Els principals avantatges dels transistors d'efecte de camp amb una unió p-n de control sobre els bipolars són una alta impedància d'entrada, baix soroll, facilitat de producció, baixa caiguda de tensió en el canal totalment obert. necessitat de treballar en regions negatives de I — la característica V, que complica l'esquema.

Doctor en ciències tècniques, professor L.A. Potapov