Конструкция

Полевой транзистор с управляющим р-n переходом

 

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом - это полевой транзистор, управление потоком основных носителей в котором происходит с помощью выпрямляющего электрического перехода, смещенного в обратном направлении.

Схематическое устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом представлено на рис. 9.4

Рис. 9.4 Упрощенная структура полевого транзистора с управляющим p-n переходом

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом представляет собой монокристалл полупроводника n-типа проводимости.

 

По торцам кристалла методом напыления сформированы электроды, а посередине, с двух сторон, созданы две области p-типа проводимости также с электрическими выводами от этих областей, соединенные между собой (возможны и другие варианты структуры, например – цилиндрическая с кольцевым затвором).

 

На границе раздела областей с различным типом проводимости возникнет

р-nпереход.

 

ПТ содержит три полупроводниковые области: две одного и того же типа проводи­мости, называемые соответственно истоком (И) истоком (С), и противоположной им типа проводимости, называемойзатвором (З).

Область между стоком и истоком называется каналом.

 

К каждой из областей (стоку, истоку и затвору) присоединены соответствую­щие выводы (невыпрямляющие контакты, омические).

 

В транзисторе используется движение носителей заряда одного знака (ос­новных носителей), которые, ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, СОЗДАВАЕМОГО ВНЕШНИМ ИСТОЧНИКОМ (Uси), движутся из истока через канал в сток.

 

Этим объ­ясняются названия: исток- область, из которой выходят носители заряда, и сток - область, в которую они входят.

 

p-n переход при нормальном режиме работы транзистора должен быть обратносмещенным.

 

Физика работы полевого транзистора с управляющим p-n переходом

 

Действие прибора основано на зависимости толщины p-n перехода в зависимости от

приложенного к нему напряжения.

 

Источник напряжения U создает отрицательное напряжение на затворе (относительно истока), p-n переход находится в запертом состоянии и почти полностью лишен подвижных носителей заряда, его проводимость практически равна нулю.

 

Увеличение запирающего напряжение на затворе приводит к увеличению ширины перехода (области обедненной носителями заряда) и соответственно к уменьшению сечения проводящего канала.

 

Если подключить к каналу источник питания UИС между стоком и истоком (невыпрямляющими контактами), то через кристалл полупро­водника потечет ток.

 

С уменьшением или увеличением напряжения на затворе(U, Uна рис.9.4) уменьшается или увеличивается ширина p-n перехода, вследствие этого изменяется сечение канала которое зависит от толщины р-n перехода т.е. изменяется сопротивление канала и в результате изменяется величина тока стока IС.

Таким образом, изменением напряжения на затворе, можно управлять 1С.

 

Носители в канале движутся от истока к стоку под действием продольного электрического поля(направленного вдоль канала), создаваемого напряжением меду стоком и истоком.

 

Основным процессом переноса носителей заряда, образующим ток полевого транзистора, является дрейф основных носителей в электрическом поле.

 

Электрическое поле, возникающее при приложении напряжения между затво­ром и истоком, направлено перпендикулярно дви­жению носителей в канале и при этом говорят, что ток транзистора управляется поперечным электрическим полем.

 

Можно подобрать такое отрицательное напряжение на затворе, при котором произойдет полное перекрытие канала.

При полностью перекрытом канале ток канала IC обращается в нуль, а в це­пи стока течет лишь малый остаточный ток (или ток отсечки) IСО.

Он состоит из обратного тока p-n перехода I0 и тока утечки Iу, протекающего по поверх­ности кристалла. Т.к. Iу « I0, то Iсо ~ I0 .

 

!!! Полевой транзистор в отличие от биполярного иногда называют униполярным, т. к. его работа основана только токах основных носителях заряда либо электронов, либо дырок (зависит от типа канала).

Вследствие этого в полевом транзисторе отсутствуют процессы накопления и рассасывания объемного заряда неосновных носителей, оказывающих заметное влияние на быстродействие биполярного транзистора.