ทรานซิสเตอร์สนามผล

ทรานซิสเตอร์ภาคสนาม (ยูนิโพลาร์) แบ่งออกเป็นทรานซิสเตอร์ที่มีการควบคุม p-n-junction (รูปที่ 1) และประตูแยก อุปกรณ์ของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่มีจุดเชื่อมต่อ p-n ควบคุมนั้นง่ายกว่าไบโพลาร์

ในทรานซิสเตอร์แบบ n-channel ตัวพาประจุหลักในช่องคืออิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปตามช่องสัญญาณจากแหล่งที่มีศักยภาพต่ำไปยังท่อระบายน้ำที่มีศักยภาพสูงกว่า ก่อตัวเป็น Ic กระแสเดรน มีการใช้แรงดันย้อนกลับระหว่างเกทและซอร์สของ FET ซึ่งจะปิดกั้นจุดเชื่อมต่อ p-n ที่เกิดจากพื้นที่ n ของช่องและส่วน p ของเกต

ดังนั้น ใน n-channel FET ขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้จะเป็นดังนี้: Usi> 0, Usi≤0 เมื่อใช้แรงดันปิดกั้นกับจุดเชื่อมต่อ pn ระหว่างเกทและช่องสัญญาณ (ดูรูปที่ 2, a) ชั้นที่สม่ำเสมอซึ่งหมดลงในพาหะประจุไฟฟ้าและมีความต้านทานสูง จะปรากฏที่ขอบเขตของช่องสัญญาณ

ข้าว. 1. โครงสร้าง (a) และวงจร (b) ของทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ที่มีเกทในรูปของทางแยก p-n และช่องชนิด n 1,2 — โซนช่องทางและพอร์ทัล; 3,4,5 — บทสรุปของแหล่งที่มา ท่อระบายน้ำ เรือนจำ

ข้าว. 2. ความกว้างของช่องในทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่ Usi = 0 (a) และที่ Usi> 0 (b)

สิ่งนี้นำไปสู่การลดความกว้างของช่องนำไฟฟ้า เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งที่มาและท่อระบายน้ำ ชั้นพร่องจะไม่สม่ำเสมอ (รูปที่ 2, b) ภาพตัดขวางของช่องใกล้กับท่อระบายน้ำจะลดลง และค่าการนำไฟฟ้าของช่องสัญญาณก็ลดลงเช่นกัน

คุณลักษณะ VAH ของ FET แสดงในรูปที่ 3. ที่นี่ การพึ่งพาของกระแสเดรน Ic กับแรงดัน Usi ที่แรงดันเกทคงที่ Uzi กำหนดเอาต์พุตหรือลักษณะเดรนของทรานซิสเตอร์ภาคสนาม (รูปที่ 3, a)

ข้าว. 3. เอาต์พุต (a) และการถ่ายโอน (b) ลักษณะโวลต์แอมแปร์ของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์

ในส่วนเริ่มต้นของคุณสมบัติ กระแสเดรนจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่ม Umi เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายเพิ่มขึ้นเป็น Usi = Uzap– [Uzi] ช่องสัญญาณจะทับซ้อนกันและเพิ่ม Ic หยุดปัจจุบัน (บริเวณความอิ่มตัว)

Uzi แรงดันเกต-ทู-ซอร์สที่เป็นค่าลบส่งผลให้ค่าแรงดัน Uc และกระแส Ic ลดลงเมื่อแชนเนลทับซ้อนกัน

การเพิ่มแรงดันไฟฟ้า Usi นำไปสู่การแยก p — n ระหว่างประตูและช่องและปิดการใช้งานทรานซิสเตอร์ คุณลักษณะเอาต์พุตสามารถใช้เพื่อสร้างคุณลักษณะการถ่ายโอน Ic = f (Uz) (รูปที่ 3, b)

ในส่วนความอิ่มตัวนั้นแทบไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า Usi แสดงให้เห็นว่าในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุต (เกต - เดรน) ช่องจะมีค่าการนำไฟฟ้าและกระแสไหลที่เรียกว่า Ic0 กระแสเดรนเริ่มต้น

เพื่อให้ "ล็อค" ช่องสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าขัดจังหวะ Uotc กับอินพุตลักษณะอินพุตของ FET - การพึ่งพากระแสเดรนของเกต I3 บนเกต - แรงดันแหล่งที่มา - มักจะไม่ใช้เพราะ ที่ Uzi < 0 ทางแยก p-n ระหว่างเกทและช่องจะปิดและกระแสเกทคือ มีขนาดเล็กมาก (I3 = 10-8 … 10-9 A) ดังนั้นในหลายกรณีจึงสามารถละเลยได้

เช่นเดียวกับในกรณีนี้ ทรานซิสเตอร์สองขั้วฟิลด์มีวงจรสวิตชิ่งสามวงจร: มีเกททั่วไป เดรน และซอร์ส (รูปที่ 4) ลักษณะการถ่ายโอน IV ของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่มีจุดเชื่อมต่อ p-n ควบคุมแสดงอยู่ในรูปที่ 3, ข.

ข้าว. 4. โครงร่างการสลับของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ฟิลด์ซอร์สทั่วไปพร้อม p-n-junction ควบคุม

ข้อได้เปรียบหลักของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่มี p-n-junction ควบคุมเหนือไบโพลาร์คืออิมพีแดนซ์อินพุตสูง สัญญาณรบกวนต่ำ การผลิตที่ง่าย แรงดันไฟตกในช่องเปิดเต็มที่ต่ำ อย่างไรก็ตาม ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามมีข้อเสียเช่น จำเป็นต้องทำงานในพื้นที่เชิงลบของ I - ลักษณะ V ซึ่งทำให้โครงร่างซับซ้อน

วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต ศาสตราจารย์ L.A. Potapov