Felteffekttransistorer

Felteffekt (unipolare) transistorer er delt inn i transistorer med kontroll p-n-kryss (fig. 1) og med isolert port. Enheten til en felteffekttransistor med et kontroll-p-n-kryss er enklere enn en bipolar.

I en n-kanals transistor er hovedladningsbærerne i kanalen elektroner som beveger seg langs kanalen fra en lavpotensialkilde til en drain med høyere potensial, og danner en drenstrøm Ic. En revers spenning påføres mellom porten og kilden til FET, som blokkerer p-n-krysset dannet av n-området til kanalen og p-området til porten.

Således, i en n-kanal FET, er polaritetene til de påtrykte spenningene som følger: Usi> 0, Usi≤0. Når en blokkeringsspenning påføres pn-overgangen mellom porten og kanalen (se fig. 2, a), oppstår et jevnt lag, utarmet i ladningsbærere og med høy motstand, ved kanalgrensene.

Ris. 1. Struktur (a) og krets (b) av en felteffekttransistor med en port i form av et p-n-kryss og en n-type kanal; 1,2 — kanal- og portalsoner; 3,4,5 — konklusjoner av kilden, avløpet, fengselet

Ris. 2. Kanalbredde i felteffekttransistoren ved Usi = 0 (a) og ved Usi> 0 (b)

Dette fører til en reduksjon i bredden på den ledende kanalen. Når en spenning påføres mellom kilden og avløpet, blir utarmingslaget ujevnt (fig. 2, b), tverrsnittet av kanalen nær avløpet avtar, og konduktiviteten til kanalen reduseres også.

VAH-egenskapene til FET er vist i fig. 3. Her bestemmer avhengighetene til drainstrømmen Ic av spenningen Usi ved en konstant portspenning Uzi utgangs- eller drainkarakteristikkene til felteffekttransistoren (fig. 3, a).

Ris. 3. Utgang (a) og overføring (b) volt-ampere karakteristikk for felteffekttransistoren.

I den innledende delen av karakteristikkene øker dreneringsstrømmen med økende Umi. Når kilde-drain-spenningen øker til Usi = Uzap– [Uzi], overlapper kanalen og ytterligere økning i strøm Ic stopper (metningsområdet).

En negativ gate-til-kilde spenning Uzi resulterer i lavere verdier av spenningen Uc og strømmen Ic der kanalen overlapper.

En ytterligere økning i spenningen Usi fører til sammenbrudd av p-n-krysset mellom porten og kanalen og deaktiverer transistoren. Utgangskarakteristikkene kan brukes til å konstruere overføringskarakteristikken Ic = f (Uz) (fig. 3, b).

I metningsdelen er den praktisk talt uavhengig av spenningen Usi. Den viser at i fravær av inngangsspenning (gate - drain), har kanalen en viss ledningsevne og flyter en strøm som kalles den initiale avløpsstrømmen Ic0.

For å effektivt "låse" kanalen, er det nødvendig å påføre en avbruddsspenning Uotc på inngangen.Inngangskarakteristikken til FET - avhengigheten av portens dreneringsstrøm I3 på porten - kildespenning - brukes vanligvis ikke, fordi ved Uzi < 0 er p-n-krysset mellom porten og kanalen lukket og portstrømmen er veldig liten (I3 = 10-8 … 10-9 A), så i mange tilfeller kan den neglisjeres.

Som i dette tilfellet bipolare transistorer, feltene har tre svitsjekretser: med felles port, avløp og kilde (fig. 4). I-V-overføringskarakteristikken til en felteffekttransistor med et kontroll-p-n-kryss er vist i fig. 3, b.

Ris. 4. Bryterskjema for en felleskilde felteffekttransistor med en kontroll p-n-kryss

Hovedfordelene med felteffekttransistorer med kontroll p-n-kryss fremfor bipolare er høy inngangsimpedans, lav støy, enkel produksjon, lavt spenningsfall i den helt åpne kanalen. Felteffekttransistorer har imidlertid en slik ulempe som trenger å jobbe i negative regioner av I — V-karakteristikken, noe som kompliserer ordningen.

Doktor i tekniske vitenskaper, professor L.A. Potapov