Польові транзистори з керуючим переходом

 

В польових транзисторах з керуючим переходом роль керуючого переходу може виконувати звичайний p-n-перехід, гетероперехід або бар’єр Шоткі. Найбільш поширеними є польові транзистори із звичайним керуючим p-n-переходом (рис. 2), сформовані на основі кремнію.

Рис. 2. Структура польового транзистора з керуючим p-n-переходом

та каналом n-типу

 

Робочим режимом польового транзистора з керуючими p-n-переходом є такий режим, при якому керуючий p-n-перехід зміщений у зворотному напрямі, тобто коли між затвором і витоком подається напруга, яка є зворотною для p-n-переходу. Принцип дії транзистора полягає в тому, що внаслідок зміни зворотної напруги на p-n-переході змінюється ширина p-n-переходу та, відповідно, каналу, а також значення струму, який протікає по ньому. Зокрема, при збільшенні зворотної напруги p-n-переходу поперечний переріз каналу, його електропровідність та значення струму будуть зменшуватися, а при зменшенні зворотної напруги – навпаки, зростатимуть. Напругу між затвором і витоком, при якій транзистор закривається і його струм I_С стає близьким до нуля, називають напругою відтину U_{ЗВ відт}.

Залежність струму транзистора I_С від напруги U_ЗВ, прикладеної між затво-ром і витоком, при деякій заданій напрузі U_СВ =const називають передавальною або стоко-затворною статичною вольт-амперною характеристикою польового транзистора. Її типовий вигляд зображено на рис. 3,а.

Залежності струму стоку I_С від напруги U_СВ, прикладеної між стоком і витоком, які знімають при різних значеннях напруги U_ЗВ, змінюючи її від нуля до U_{ЗВ відт}, мають типовий вигляд, зображений на рис. 3,б. Ці залежності називають статичними вихідними або стоковими вольт-амперними характеристиками.

Рис. 3. Стоко-затворна (а) та стокові (б) статичні вольт-амперні характеристики польового транзистора з керуючим p-n-переходом

і каналом n-типу

 

На підставі цих характеристик бачимо, що струм I_С з ростом напруги U_СВ спочатку доволі швидко зростає, а відтак його наростання майже зовсім припиняється, тобто наступає явище, яке називають насиченням. Це пояснюється тим, що при наявності напруги U_СВ зворотна напруга на керуючому p-n-переході (яка біля витоку дорівнює напрузі ½U_ЗВ½) в бік стоку за абсолютною величиною збільшується і досягає значення ½U_ЗВ½+U_СВ, внаслідок чого p-n-перехід в бік стоку розширюється, а канал – звужується (рис. 4). При малих напругах U_СВ транзистор веде себе подібно до резистора: збільшення напруги U_СВ викликає майже лінійне зростання струму I_С та навпаки.

Рис. 4. Збільшення товщини керуючого р-п-переходу біля стоку при зростанні напруги U_CB (U_CB3> U_CB2 > U_CB1) та постійній напрузі на затворі

При збільшенні напруги U_СВ канал поблизу стоку настільки звузиться, що зростання струму I_С із збільшенням напруги U_СВ майже припиняється - наступає насичення. Напругу U_СВ, при якій збільшення струму I_С майже припиняється, називають напругою насичення U_{СВ нас}. Струм I_С, який відповідає напрузі насичення, називають початковим струмом стоку і позначають I_{С поч}. Зауважимо, що значення I_{С поч} та U_{СВ нас} залежать від напруги U_ЗВ. В довідниках подають їх значення, виміряні при U_ЗВ=0.

В пологій області стокових вольт-амперних характеристик (в області насичення) струм стоку можна визначати за формулою:

.                                          (1)

При великих напругах U_СВ в транзисторі може виникнути електричне пробиття, зокрема пробиття керуючого p-n-переходу біля стоку. Значення напруги U_СВ, при якій відбувається пробиття, залежить від напруги U_ЗВ, оскільки зворотна напруга на керуючому p-n-переході біля стоку дорівнює ½U_ЗВ½+U_СВ. Отже, чим більше значення напруги ½U_ЗВ½, тим при меншій напрузі U_СВ наступить пробиття.

Зміщення вихідних ВАХ транзистора вниз із збільшенням напруги U_ЗВ пояснюється тим, що керуючий p-n-перехід розширюється (поперечний переріз каналу звужується), що призводить до зменшення струму, який протікає через транзистор.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: