Данное пособие подойдёт для студентов первых курсов, обучающихся по направлению "Электроника" и смежных с ним специальностей, а также для начинающих радиолюбителей и схемотехников.
В пособии будет представлена необходимая базовая теория и практические задачи для её закрепления.
Ссылки на полное оглавление пособия, на предыдущую на следующую главы.
Приятного чтения!
Как же устроен данный вид полевых транзисторов? В основе устройства лежит пластинка из полупроводника с проводимостью p- или n-типа (в данном случае на рис.4.2.1 и рис.4.2.2 в качестве примера рассматривается принцип работы полевого транзистора с управляющим проводником полупроводник p-типа). На противоположных концах пластинка имеет два металлических электрода - исток и сток.
Чтобы сделать возможным управление потоком зарядов в полупроводниковую структуру, также, как и в случае с биполярным транзистором, вводится небольшая область с противоположным типом электропроводности относительно канала.
К этой области подключают третий электрод – затвор (на рис.4.2.1 он расположен сверху на полупроводниковой пластинке). В полевом транзисторе данная область не разделяет исходную структуру на две части, как у биполярного транзистора, а лишь создает в ней на пути протекания потока зарядов некоторое достаточно узкое место.
Участок полупроводниковой структуры, в котором протекает этот поток зарядов в полупроводнике, называется каналом. Между затвором и p-областью под ним (каналом) возникает p-n переход. Поскольку n-слой значительно уже канала, то большая часть обедненной подвижными носителями заряда области перехода будет приходиться на p-слой.
Соответственно, если мы подадим на p-n-переход напряжение обратного смещения, то, закрываясь, он значительно увеличит сопротивление канала и уменьшит ток между истоком и стоком.
Таким образом, происходит регулирование выходного тока транзистора с помощью напряжения (электрического поля) затвора. В связи с этим электронно-дырочный переход (p-n-переход), образованный между областью затвора транзистора и каналом называется управляющим переходом (УП).
Можно провести следующую аналогию (рис.4.2.2): p-n переход — это плотина, перекрывающая поток носителей заряда от истока к стоку. Увеличивая или уменьшая на нем обратное напряжение, мы открываем/закрываем на ней шлюзы, регулируя «подачу воды» (выходной ток).
Итак, в рабочем режиме полевого транзистора с управляющим p-n переходом напряжение на затворе должно быть либо нулевым (канал открыт полностью), либо обратным.
Если величина обратного напряжения станет настолько большой, что запирающий слой закроет канал, то транзистор перейдет в режим отсечки. Даже при нулевом напряжении на затворе, между затвором и стоком существует обратное напряжение, равное напряжению исток-сток. Из-за этого p-n переход имеет такую неровную форму, расширяясь к области стока.
Разумеется, можно сделать транзистор с каналом n-типа и затвором p-типа. Сущность его работы при этом не изменится.
Условные графические изображения полевых транзисторов приведены на рис.4.2.3: (а — с каналом p-типа, б — с каналом n-типа). Стрелка указывает направление тока от p-слоя к n-слою.