Lauka efekta tranzistori

Lauka efekta (vienpolārie) tranzistori tiek sadalīti tranzistoros ar vadības p-n-pāreju (1. att.) un ar izolētiem vārtiem. Lauka tranzistora ierīce ar vadības p-n pāreju ir vienkāršāka nekā bipolāra.

N-kanālu tranzistorā galvenie lādiņu nesēji kanālā ir elektroni, kas pārvietojas pa kanālu no zema potenciāla avota uz augstāka potenciāla aizplūšanu, veidojot drenāžas strāvu Ic. Starp vārtiem un FET avotu tiek pielikts apgrieztais spriegums, kas bloķē p-n savienojumu, ko veido kanāla n-apgabals un vārtu p-apgabals.

Tādējādi n-kanālu FET pielietoto spriegumu polaritātes ir šādas: Usi> 0, Usi≤0. Pieliekot bloķējošu spriegumu pn pārejai starp vārtiem un kanālu (sk. 2. att., a), kanāla robežās parādās vienmērīgs slānis, kurā ir izsmelti lādiņnesēji un ar lielu pretestību.

Rīsi. 1. Lauktranzistora uzbūve (a) un shēma (b) ar vārtiem p-n pārejas formā un n-veida kanālu; 1,2 — kanālu un portālu zonas; 3,4,5 — avota, notekas, cietuma secinājumi

Rīsi. 2. Kanāla platums lauka efekta tranzistorā pie Usi = 0 (a) un pie Usi > 0 (b)

Tas noved pie vadošā kanāla platuma samazināšanās. Pieliekot spriegumu starp avotu un noteku, noplicināšanas slānis kļūst nevienmērīgs (2. att., b), samazinās kanāla šķērsgriezums pie notekas, samazinās arī kanāla vadītspēja.

FET VAH raksturlielumi ir parādīti attēlā. 3. Šeit drenāžas strāvas Ic atkarības no sprieguma Usi pie nemainīga vārtu sprieguma Uzi nosaka lauka tranzistora izejas vai drenāžas raksturlielumus (3. att., a).

Rīsi. 3. Lauktranzistora izejas (a) un pārvades (b) volt-ampēru raksturlielumi.

Sākotnējā raksturlielumu sadaļā drenāžas strāva palielinās, palielinoties Umi. Palielinoties avota aizplūšanas spriegumam līdz Usi = Uzap– [Uzi], kanāls pārklājas un tālāk palielinās strāvas Ic apstājas (piesātinājuma apgabals).

Negatīvs spriegums no vārtiem uz avotu Uzi rada zemākas sprieguma Uc un strāvas Ic vērtības, kur kanāls pārklājas.

Turpmāks sprieguma pieaugums Usi noved pie p - n krustojuma pārtraukuma starp vārtiem un kanālu un atspējo tranzistoru. Izejas raksturlielumus var izmantot, lai konstruētu pārneses raksturlielumu Ic = f (Uz) (3. att., b).

Piesātinājuma sadaļā tas praktiski nav atkarīgs no sprieguma Usi. Tas parāda, ka, ja nav ieejas sprieguma (vārti - aizplūšana), kanālam ir noteikta vadītspēja un plūst strāva, ko sauc par sākotnējo drenāžas strāvu Ic0.

Lai efektīvi "bloķētu" kanālu, ieejai ir jāpieliek pārtraukuma spriegums Uotc.FET ieejas raksturlielums — vārtu drenāžas strāvas I3 atkarība no vārtiem — avota spriegums — parasti netiek izmantots, jo pie Uzi < 0 p-n pāreja starp vārtiem un kanālu ir aizvērta un vārtu strāva ir aizvērta. ļoti mazs (I3 = 10-8 … 10-9 A), tāpēc daudzos gadījumos to var atstāt novārtā.

Kā šajā gadījumā bipolāri tranzistori, laukiem ir trīs komutācijas ķēdes: ar kopējiem vārtiem, noteci un avotu (4. att.). I-V pārvades raksturlielums lauka efekta tranzistoram ar vadības p-n pāreju ir parādīts attēlā. 3, b.

Rīsi. 4. Kopējā avota lauka efekta tranzistora komutācijas shēma ar vadības p-n-pāreju

Lauka efekta tranzistoru ar vadības p-n-pāreju galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar bipolārajiem ir liela ieejas pretestība, zems trokšņa līmenis, ražošanas vienkāršība, zems sprieguma kritums pilnībā atvērtā kanālā. Tomēr lauka efekta tranzistoriem ir tāds trūkums kā jāstrādā negatīvajos I apgabalos — V raksturlielums, kas sarežģī shēmu.

Tehnisko zinātņu doktors, profesors L.A. Potapovs