Fälteffekttransistorer

Fälteffekttransistorer (unipolära) är uppdelade i transistorer med en styrp-n-övergång (fig. 1) och med en isolerad gate. Enheten för en fälteffekttransistor med en styrp-n-övergång är enklare än en bipolär.

I en n-kanalstransistor är huvudladdningsbärarna i kanalen elektroner som rör sig längs kanalen från en lågpotentialkälla till en drain med högre potential, och bildar en kollektorström Ic. En omvänd spänning appliceras mellan grinden och källan för FET, vilket blockerar p-n-övergången som bildas av n-regionen av kanalen och p-regionen av grinden.

Sålunda, i en n-kanals FET, är polariteterna för de applicerade spänningarna följande: Usi> 0, Usi≤0. När en blockeringsspänning appliceras på pn-övergången mellan grinden och kanalen (se fig. 2, a), uppstår ett enhetligt skikt, utarmat på laddningsbärare och med högt motstånd, vid kanalgränserna.

Ris. 1. Struktur (a) och krets (b) hos en fälteffekttransistor med en grind i form av en p-n-övergång och en kanal av n-typ; 1,2 — kanal- och portalzoner; 3,4,5 — slutsatser av källan, avloppet, fängelset

Ris. 2. Kanalbredd i fälteffekttransistorn vid Usi = 0 (a) och vid Usi> 0 (b)

Detta leder till en minskning av den ledande kanalens bredd. När en spänning appliceras mellan källan och avloppet blir utarmningsskiktet ojämnt (fig. 2, b), tvärsnittet av kanalen nära avloppet minskar och kanalens konduktivitet minskar också.

VAH-egenskaperna för FET visas i fig. 3. Här bestämmer dräneringsströmmens Ic beroende av spänningen Usi vid en konstant grindspänning Uzi fälteffekttransistorns utgångs- eller drainegenskaper (fig. 3, a).

Ris. 3. Utgång (a) och överföring (b) volt-ampere karakteristika för fälteffekttransistorn.

I den inledande delen av egenskaperna ökar dräneringsströmmen med ökande Umi. När source-drain-spänningen ökar till Usi = Uzap– [Uzi], överlappar kanalen och ytterligare ökning av ström Ic stannar (mättnadsområde).

En negativ gate-to-source spänning Uzi resulterar i lägre värden på spänningen Uc och strömmen Ic där kanalen överlappar.

En ytterligare ökning av spänningen Usi leder till nedbrytning av p-n-övergången mellan grinden och kanalen och inaktiverar transistorn. Utgångskarakteristiken kan användas för att konstruera överföringskarakteristiken Ic = f (Uz) (fig. 3, b).

I mättnadssektionen är den praktiskt taget oberoende av spänningen Usi. Den visar att i frånvaro av inspänning (gate - drain) har kanalen en viss ledningsförmåga och flyter en ström som kallas den initiala dräneringsströmmen Ic0.

För att effektivt "låsa" kanalen är det nödvändigt att applicera en avbrottsspänning Uotc på ingången.FET:ens ingångskarakteristik - beroendet av grindens dräneringsström I3 på grinden - källspänning - används vanligtvis inte, eftersom vid Uzi < 0 är p-n-övergången mellan grinden och kanalen stängd och grindströmmen är mycket liten (I3 = 10-8 … 10-9 A), så i många fall kan den försummas.

Som i det här fallet bipolära transistorer, fälten har tre omkopplingskretsar: med en gemensam gate, drain och source (Fig. 4). I-V-överföringskarakteristiken för en fälteffekttransistor med en styrp-n-övergång visas i fig. 3, b.

Ris. 4. Omkopplingsschema för en fälteffekttransistor med gemensam källa med en styrp-n-övergång

De främsta fördelarna med fälteffekttransistorer med en styrp-n-övergång jämfört med bipolära är hög ingångsimpedans, lågt brus, enkel produktion, lågt spänningsfall i den helt öppna kanalen. Fälteffekttransistorer har dock en sådan nackdel som måste arbeta i negativa regioner av I — V-karaktäristiken, vilket komplicerar schemat.

Doktor i tekniska vetenskaper, professor L.A. Potapov