Полевые (униполярные) транзисторы делятся на транзисторы с управляющим p–n-переходом (рис. 1) и с изолированным затвором. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом проще биполярного.

В транзисторе с n-каналом основными носителями заряда в канале являются электроны, которые движутся повдоль канала от истока с низким потенциалом к стоку с более высочайшим потенциалом, образуя ток стока Iс. Меж затвором и истоком полевого транзистора приложено оборотное напряжение, запирающее p–n-переход, образованный n-областью канала и p-областью затвора.

Таким макаром, в полевом транзисторе с n-каналом полярности приложенных напряжений последующие: Uси>0, Uзи≤0. При подаче запирающего напряжения на p-n-переход меж затвором и каналом (см. рис. 2, а) на границах канала появляется равномерный слой, обедненный носителями заряда и владеющий высочайшим удельным сопротивлением.

Рис. 1. Структура (а) и схема (б) полевого транзистора с затвором в виде p–n -перехода и каналом n-типа; 1,2 – области канала и затвора; 3,4,5 – выводы истока, стока, затвора

Рис. 2. Ширина канала в полевом транзисторе при Uси = 0 (а) и при Uси >0 (б)

Это приводит к уменьшению ширины проводящего канала. При подаче напря-жения меж истоком и стоком обедненный слой становится неравномерным (рис. 2,б), сечение канала около стока миниатюризируется, и проводимость канала тоже миниатюризируется.

ВАХ полевого транзистора приведены на рис. 3. Тут зависи-мости тока стока Iс от напряжения Uси при неизменном напряжении на затворе Uзи определяют выходные, либо стоковые, свойства полевого транзистора ( рис. 3,а).

Рис. 3. Выходные (а) и передаточная (б) вольт-амперные свойства полевого транзистора.

На исходном участке черт ток стока растет с повышением Uси. При повышении напряжения сток–исток до Uси=Uзап–[Uзи] происходит перекрытие канала и предстоящий рост тока Iс прекращается (участок насыщения).

Отрицательное напряжение Uзи меж затвором и истоком приводит к наименьшим значениям напряжения Uси и тока Iс, при которых происходит перекрытие канала.

Предстоящее повышение напряжения Uси приводит к пробою p–n-перехода меж затвором и каналом и выводит транзистор из строя. По выходным чертам может быть построена передаточная черта Iс=f(Uзи) (рис. 3,б).

На участке насыщения она фактически не находится в зависимости от напряжения Uси. Из нее видно, что в отсутствии входного напряжения (затвор–сток) канал обладает определенной проводимостью и пропускает ток, именуемый исходным током стока Ic0.

Чтоб фактически «запереть» канал, нужно приложить к входу напряжение отсечки Uотс. Входная черта полевого транзистора – зависимость тока утечки затвора I3 от напряжения затвор – исток – обычно не употребляется, потому что при Uзи<0 р–n-переход меж затвором и каналом закрыт и ток затвора очень мал (I3=10-8 …10-9 А), потому в почти всех случаях им можно пренебречь.

Как и в случае биполярных транзисторов, полевые имеют три схемы включения: с общим затвором, стоком и истоком (рис. 4). Передаточная ВАХ полевого транзистора с управляющим p–n-переходом представлена на рис. 3,б.

Рис. 4. Схема включения полевого транзистора с общим истоком с управляющим p–n-переходом

Основными преимуществами полевых транзисторов с управляющим p–n-переходом перед биполярными являются высочайшее входное сопротивление, малые шумы, простота производства, низкое падение напряжения на открытом стопроцентно канале. Но полевые транзисторы владеют таким недочетом, как необходимость работать в отрицательных областях ВАХ, что усложняет схемотехнику.

д.т.н., доктор Л. А. Потапов

Школа для электрика