Униполярные транзисторы и их характеристики

Полевой транзистор относится к классу униполярных: принцип действияоснован на использовании носителей заряда только одного знака(электронов или дырок). Управление выходным током в этих транзисторах осуществляется путем изменения проводимости канала,через который протекает ток, под воздействием приложенного электрического поля(название «полевые»).

По способу создания канала есть полевые транзисторы (ПТ) различных типов: с p-n–переходом; с встроенным каналом; с индуцированным каналом. Два последних типа относят к разновидностям МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) или МОП (металл-окисел-полупроводник) транзисторов. По сравнению с БПТ, ПТ отличаются очень большим входным сопротивлением.

3.4.1 ПТ с p-n–переходом

Схематично устройство таких транзисторов отражено на рисунке 3.26. Условные графические обозначения для таких транзисторов приведены на рисунке 3.27. Напряжение U_зи является обратным (запирающим), а U_си – положительным потенциалом на сток (часто полярность U_си безразлична – для ПТ старых выпусков). Управление величиной тока между электродами сток-исток происходит изменением напряжения –U_зи – при этом изменяется ширина p-n–переходов – то есть изменяется ширина канала, его сопротивление. Также влияет на ширину канала и напряжение U_си.

Рисунок 3.26 – Устройство ПТ с p-n–переходом

Выходные (стоковые) ВАХ ПТ с p-n–переходом и каналом n-типа. Это зависимость I_C = f(U_си)|_{U(зи) = const} . Так же, как и для БПТ, выделяются характерные области: 1 – сильная зависимость I_С от U_си;2 – слабая зависимость I_C от U_си;3 – пробой p-n–перехода (рисунок 3.28).

Рисунок 3.27 – УГО ПТ на основе p-n–перехода

В первой зоне сопротивление канала практически линейно зависит от напряженияU_СИ, и здесь ПТ часто используется как электронно-управляемое по величине сопротивление.Во второй зоне увеличениеU_ситакже ведет к увеличению сопротивления канала, и при его перекрытии I_C почти не меняется. В третьей зоненаступает лавинный пробой p-n–перехода по цепи сток-затвор.

Рисунок 3.28 – Выходные ВАХ ПТ по схеме общий исток

Основные параметры ПТ следующие. Напряжение отсечкиU_отс – напряжение U_ЗИ, при котором I_C » 0. Максимальное значение тока стокаI_Cmax – ток стока при U_зи = 0. Максимальное напряжение сток-истокU_Сиmax – напряжение пробоя участка сток-затвор при U_зи= 0. Внутреннее сопротивлениеr_Cхарактеризует сопротивление канала. Определяется по выходным характеристикам во второй зоне:

. (3.11)

Крутизна стоко-затворной характеристики:

. (3.12)

Крутизна отражает влияние напряжения на затворе на выходной ток. Ее находят по стоко-затворной характеристике. Входное сопротивление определяется сопротивлением p-n–перехода, смещенного в обратном направлении. Оно имеет очень большое значение.