Полевые транзисторы

1. Определение, особенности и классификации полевых транзисторов

Полевым называется транзистор, управляемый электрическим полем или каналами для прохождения тока.

В отличие от биполярного, ток полевого транзистора образуется движением только одного вида заряда (основными носителями). Такие транзисторы называются униполярными.

Поскольку основные носители заряда в меньшей степени зависят от температуры, то полевые транзисторы отличаются от биполярных меньшей зависимостью от температуры и от частоты. Полевые транзисторы имеют большое входное сопротивление и поэтому требуют меньшей мощности для управления. Полевые транзисторы изготавливаются из кремния. В зависимости от электропроводимости исходного материала полевые транзисторы делятся на транзисторы с каналом n-типа и транзисторы p-типа.

Канал – область полевого транзистора, по которой проходят заряды, определяющие ток.

Полевой транзистор имеет три электрода:

– электрод, из которого в канал поступает основные носители - исток (И);

– электрод, из которого носители уходят из канала – сток (С);

– электрод, служащий для управления током полевого транзистора – затвор (З).

В зависимости от принципа работы полевые транзисторы делятся на два типа:

– полевой транзистор с управляющим переходом (ПТУП);

– полевой транзистор с изолированным затвором (ПТИЗ). Это МДП или МОП транзисторы.

2. Полевой транзистор с управляющим переходом

 

 

 

 

 

- управляющее напряжение.

Управление током канала осуществляется с помощью по переходу между подложкой и каналом прикладывается прямое напряжение.

Увеличение этого напряжения приводит к уменьшению запирающего слоя электрода и увеличению ширины проводящего канала до максимального значения. С увеличением ширины канала растет его проводимость и растет ток транзистора.

 

 

 

 

При отрицательных напряжениях к переходу прикладывается обратное напряжение и с ростом его величины проводящая часть канала сужается (за счет расширения запирающего слоя). При некотором значении этого напряжения (напряжение отсечки) канал полностью перекроется и ток через него проходить не будет.

 

 

 

Если держать постоянным, а увеличивать , то сначала ток, протекающий через канал будет расти, а затем падать. При некотором значении этого напряжения канал настолько сужается, что дальнейший рост напряжения не приводит к увеличению тока.

Условно-графическое обозначение:

 

 

 

3. Полевой транзистор с изолированным затвором

 

 

 

 

В этих транзисторах затвор (металлический электрод) изолирован от полупроводниковой подложки слоем диэлектрика. Ток течет от истока к стоку и образуется движением дырок. Если , то под действием поперечного электрического поля происходит изменение проводимости приграничных слоев. Дырки канала от границы с диэлектриком отталкиваются и уходят вглубь канала, в широкие его области. Концентрация дырок, участвующих в движении от истока к стоку падает, проводимость канала уменьшается, уменьшается и ток транзистора.

При дырки из глубинных областей канала притягиваются к границе с электродом, увеличивая проводимость канала и ток транзистора.

МДП транзисторы бывают двух типов: со встроенным каналом и с индуцированным.

УГО:

 

 

 

В МДП транзисторах с индуцированным каналом имеются две широкие области под истоком и стоком, но нет узкой области, соединяющей их. Таким образом, при отсутствии управляющего напряжения каналов в транзисторе нет. Канал создается (индуцируется) только при наличии управляющего напряжения.

При электроны в подложке отталкиваются от границ изделия и уходят вглубь подложки. Около границы образуется недостаток электронов и избыток дырок – это тонкий слой с повышенным содержанием дырок замыкает широкие области и образует канал для прохождения тока транзистора. Ширина этого канала, а, следовательно, и ток транзистора возрастают с ростом напряжения .

 

 

 

При противоположной полярности управляющего напряжения каналы образовываться не будут, ток через транзистор не потечет. Таким образом, полевой транзистор с индуцированным каналом управляется напряжением одного знака.

УГО:

 

 

 

Полевой транзистор с каналом иного типа управляется напряжением, знак которого будет противоположен рассмотренному.

Система обозначения транзистора:

КТ103Д

ГТ225Б

КП215А

Первая буква – материал полупроводника (К – кремний, Г - германий).

Вторая буква – тип транзистора (Т – биполярный, П - полевой).

Последующие цифры – мощность и диапазон частот транзистора.

Последняя буква – серия разработки.