Kenttätehostetransistorit

Kenttäefektitransistorit (yksinapaiset) jaetaan transistoreiksi, joissa on ohjaus p-n-liitos (kuva 1) ja eristetty hila. Kenttätransistorin laite ohjaus-p-n-liitoksella on yksinkertaisempi kuin kaksinapainen.

N-kanavaisessa transistorissa kanavan päävarauksen kantajat ovat elektroneja, jotka liikkuvat kanavaa pitkin matalapotentiaalisesta lähteestä korkeamman potentiaalin nielulle muodostaen nieluvirran Ic. FETin hilan ja lähteen väliin syötetään käänteinen jännite, joka estää kanavan n-alueen ja hilan p-alueen muodostaman p-n-liitoksen.

Näin ollen n-kanavaisessa FETissä käytettyjen jännitteiden polariteetit ovat seuraavat: Usi> 0, Usi≤0. Kun hilan ja kanavan väliseen pn-liitokseen syötetään estojännite (katso kuva 2, a), kanavan rajoille ilmestyy tasainen, varauksenkuljettajista tyhjentynyt ja suuren resistanssin omaava kerros.

Riisi. 1. P-n-liitoksen ja n-tyypin kanavan muotoisen hilan sisältävän kenttätransistorin rakenne (a) ja piiri (b); 1,2 — kanava- ja portaalivyöhykkeet; 3,4,5 - lähteen, viemärin, vankilan päätelmät

Riisi. 2. Kanavan leveys kenttätransistorin kohdalla Usi = 0 (a) ja Usi> 0 (b)

Tämä johtaa johtavan kanavan leveyden pienenemiseen. Kun lähteen ja nielun väliin kytketään jännite, tyhjennyskerros muuttuu epätasaiseksi (kuva 2, b), kanavan poikkileikkaus nielun lähellä pienenee ja myös kanavan johtavuus pienenee.

FETin VAH-ominaisuudet on esitetty kuvassa. 3. Tässä nieluvirran Ic riippuvuudet jännitteestä Usi vakiohilajännitteellä Uzi määräävät kenttätransistorin lähtö- tai nieluominaisuudet (kuva 3, a).

Riisi. 3. Kenttätransistorin lähtö (a) ja siirto (b) volttiampeeriominaisuudet.

Ominaisuuksien alkuosassa nieluvirta kasvaa Umi:n kasvaessa. Kun lähde-virtausjännite kasvaa arvoon Usi = Uzap– [Uzi], kanava menee päällekkäin ja virran Ic kasvaa edelleen (saturaatioalue).

Negatiivinen hila-lähdejännite Uzi johtaa jännitteen Uc ja virran Ic alhaisempiin arvoihin, kun kanava on päällekkäin.

Jännitteen Usi lisääntyminen edelleen johtaa hilan ja kanavan välisen p—n-liitoksen rikkoutumiseen ja poistaa transistorin käytöstä. Lähtöominaisuuksien avulla voidaan muodostaa siirtokäyrä Ic = f (Uz) (Kuva 3, b).

Kyllästysosassa se on käytännössä riippumaton jännitteestä Usi. Se osoittaa, että tulojännitteen (portti - nielu) puuttuessa kanavalla on tietty johtavuus ja se kulkee virran, jota kutsutaan alkuperäiseksi nieluvirraksi Ic0.

Kanavan "lukitsemiseksi" tehokkaasti on välttämätöntä kytkeä sisääntuloon keskeytysjännite Uotc.FETin tuloominaiskäyrää — hilan nieluvirran I3 riippuvuutta hilasta — lähdejännitettä — ei yleensä käytetä, koska Uzi < 0 hilan ja kanavan välinen p-n-liitos on suljettu ja hilavirta on hyvin pieni (I3 = 10-8 … 10-9 A), joten monissa tapauksissa se voidaan jättää huomiotta.

Kuten tässä tapauksessa bipolaariset transistorit, kentissä on kolme kytkentäpiiriä: yhteisellä portilla, nielulla ja lähteellä (kuva 4). Ohjaus-p-n-liitoksella varustetun kenttätransistorin IV-siirtokäyrä on esitetty kuvassa. 3, b.

Riisi. 4. Yhteislähteen kenttätransistorin kytkentäkaavio ohjauksella p-n-liitoksella

P-n-säätöisten kenttätransistoreiden tärkeimmät edut kaksinapaisiin verrattuna ovat korkea tuloimpedanssi, alhainen kohina, tuotannon helppous, pieni jännitehäviö täysin avoimessa kanavassa. Kenttätransistoreilla on kuitenkin sellainen haitta kuin täytyy työskennellä I negatiivisilla alueilla - V-ominaisuudella, mikä monimutkaistaa järjestelmää.

Teknisten tieteiden tohtori, professori L.A. Potapov