Felteffekttransistorer

Felteffekt (unipolære) transistorer er opdelt i transistorer med en kontrol-p-n-junction (fig. 1) og med en isoleret gate. Enheden af ​​en felteffekttransistor med en kontrol-p-n-forbindelse er enklere end en bipolær.

I en n-kanal transistor er de vigtigste ladningsbærere i kanalen elektroner, der bevæger sig langs kanalen fra en kilde med lavt potentiale til et dræn med højere potentiale og danner en drænstrøm Ic. En omvendt spænding påføres mellem porten og kilden til FET, som blokerer p-n-forbindelsen dannet af n-regionen af ​​kanalen og p-regionen af ​​porten.

I en n-kanal FET er polariteterne af de påførte spændinger således: Usi> 0, Usi≤0. Når der påføres en blokeringsspænding til pn-forbindelsen mellem porten og kanalen (se fig. 2, a), fremkommer et ensartet lag, udtømt i ladningsbærere og med høj modstand, ved kanalgrænserne.

Ris. 1. Struktur (a) og kredsløb (b) af en felteffekttransistor med en gate i form af en p-n-forbindelse og en n-type kanal; 1,2 — kanal- og portalzoner; 3,4,5 — konklusioner af kilden, drænet, fængslet

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

Dette fører til en reduktion i bredden af ​​den ledende kanal. Når der påføres en spænding mellem kilden og drænet, bliver udtømningslaget ujævnt (fig. 2, b), tværsnittet af kanalen nær drænet falder, og kanalens ledningsevne falder også.

FET'ens VAH-karakteristika er vist i fig. 3. Her bestemmer drænstrømmens Ic afhængighed af spændingen Usi ved en konstant gatespænding Uzi felteffekttransistorens output- eller drainkarakteristika (fig. 3, a).

Ris. 3. Output (a) og overførsel (b) volt-ampere karakteristika for felteffekttransistoren.

I den indledende del af karakteristikkerne stiger drænstrømmen med stigende Umi. Når source-drain-spændingen stiger til Usi = Uzap– [Uzi], overlapper kanalen og yderligere stigning i strøm Ic stopper (mætningsområde).

En negativ gate-til-kilde spænding Uzi resulterer i lavere værdier af spændingen Uc og strøm Ic, hvor kanalen overlapper.

En yderligere stigning i spændingen Usi fører til nedbrydning af p - n krydset mellem porten og kanalen og deaktiverer transistoren. Udgangskarakteristikkerne kan bruges til at konstruere overførselskarakteristikken Ic = f (Uz) (fig. 3, b).

I mætningsafsnittet er det praktisk talt uafhængigt af spændingen Usi. Det viser, at i fravær af indgangsspænding (gate - drain) har kanalen en vis ledningsevne og flyder en strøm kaldet den initiale drænstrøm Ic0.

For effektivt at "låse" kanalen er det nødvendigt at påføre en afbrydelsesspænding Uotc på indgangen.FET'ens inputkarakteristik - afhængigheden af ​​gate-drænstrømmen I3 på porten - kildespænding - bruges normalt ikke, fordi ved Uzi < 0 er p-n krydset mellem porten og kanalen lukket, og portstrømmen er meget lille (I3 = 10-8 … 10-9 A), så den kan i mange tilfælde negligeres.

Som i dette tilfælde bipolære transistorer, felterne har tre koblingskredsløb: med fælles gate, dræn og source (fig. 4). I-V-overførselskarakteristikken for en felteffekttransistor med en kontrol-p-n-forbindelse er vist i fig. 3, b.

Ris. 4. Koblingsskema for en fælleskilde-felteffekttransistor med en kontrol-p-n-forbindelse

De vigtigste fordele ved felteffekttransistorer med en kontrol-p-n-junction i forhold til bipolære er høj indgangsimpedans, lav støj, nem produktion, lavt spændingsfald i den helt åbne kanal. Felteffekttransistorer har dog en ulempe som f.eks. behov for at arbejde i negative områder af I — V-karakteristikken, hvilket komplicerer ordningen.

Doktor i tekniske videnskaber, professor L.A. Potapov